DE202021102076U1

DE202021102076U1 - Hochfrequenzmodul und Kommunikationsgerät

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Publication number: DE202021102076U1
Application number: DE202021102076.8U
Authority: DE
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2020-04-23
Filing date: 2021-04-19
Publication date: 2021-07-26
Anticipated expiration: 2031-04-20
Also published as: US20210336641A1; JP2021175073A; CN215186736U; KR20210131234A; KR102543348B1; US11496169B2

Abstract

Hochfrequenzmodul, umfassend:
eine Modulplatine mit einer ersten Hauptfläche und einer zweiten Hauptfläche auf gegenüberliegenden Seiten der Modulplatine,
einen ersten Leistungsverstärker, der auf der ersten Hauptfläche angeordnet und so konfiguriert ist, dass er ein Sendesignal eines ersten Frequenzbandes verstärkt,
einen zweiten Leistungsverstärker, der auf der ersten Hauptfläche angeordnet und so konfiguriert ist, dass er ein Sendesignal eines zweiten Frequenzbandes verstärkt, das sich von dem ersten Frequenzband unterscheidet,
mehrere Außenanschlüsse, die auf der zweiten Hauptfläche der Modulplatine angeordnet sind,
einen ersten Durchgangsleiter, der in der Modulplatine vorgesehen ist, wobei der erste Durchgangsleiter die erste Hauptfläche und die zweite Hauptfläche der Modulplatine verbindet, und
einen zweiten Durchgangsleiter, der in der Modulplatine vorgesehen ist, wobei der zweite Durchgangsleiter die erste Hauptfläche und die zweite Hauptfläche der Modulplatine verbindet, wobei
der erste Durchgangsleiter und der zweite Durchgangsleiter in der Modulplatine voneinander beabstandet sind,
eines der Enden des ersten Durchgangsleiters auf der ersten Hauptfläche der Modulplatine mit einer ersten Erdungselektrode des ersten Leistungsverstärkers verbunden ist, und ein verbleibendes Ende des ersten Durchgangsleiters auf der zweiten Hauptfläche der Modulplatine mit einem ersten Außenanschluss von den mehreren Außenanschlüssen verbunden ist, wobei der erste Außenanschluss auf Erdungspotential gesetzt ist,
eines der Enden des zweiten Durchgangsleiters auf der ersten Hauptfläche der Modulplatine mit einer zweiten Erdungselektrode des zweiten Leistungsverstärkers verbunden ist, und ein verbleibendes Ende des zweiten Durchgangsleiters auf der zweiten Hauptfläche der Modulplatine mit einem zweiten Außenanschluss von den mehreren Außenanschlüssen verbunden ist, wobei der zweite Außenanschluss auf Erdungspotential gesetzt ist, und
der erste Durchgangsleiter und der zweite Durchgangsleiter die Modulplatine jeweils in einer Richtung senkrecht zur ersten Hauptfläche durchdringen.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenz-(HF-)Modul und ein Kommunikationsgerät.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In mobilen Kommunikationsgeräten, wie z.B. einem Mobiltelefon, steigt die Anzahl der Schaltungselemente, die in Hochfrequenz-Frontend-Schaltungen enthalten sind, insbesondere aufgrund der Entwicklung von Multiband-Technologien.
Die WO 2012/33885 A1 offenbart ein Hochfrequenzmodul (ein Modul mit elektronischen Komponenten), bei dem elektronische Komponenten, die in einer Hochfrequenz-Frontend-Schaltung enthalten sind, auf beiden Oberflächen einer Leiterplatte montiert sind. Die auf der Leiterplatte montierten elektronischen Komponenten sind mit einer abdichtenden Harzschicht bedeckt, und auf einer Oberfläche der abdichtenden Harzschicht sind Anschlüsse (in Form sog. Elektrodenpads) zur Verbindung mit einer Hauptplatine angeordnet.
Wenn das in der WO 2012/33885 A1 offenbarte Hochfrequenzmodul in einer Hochfrequenz-Frontend-Schaltung eingesetzt wird, die Multiband-Technologien unterstützt, müssen Maßnahmen zur Ableitung der von den auf der Leiterplatte montierten elektronischen Komponenten erzeugten Wärme für die Signalpfade, durch die die Signale der Kommunikationsbänder übertragen werden, sichergestellt werden.
Wenn eine große Wärmemenge von den elektronischen Bauteilen erzeugt wird, wird die erzeugte Wärme über die Leiterplatte auf elektronische Bauteile übertragen, die auf einer Oberfläche auf der gegenüberliegenden Seite angebracht sind, und auch zwischen den elektronischen Bauteilen übertragen, die für die jeweiligen Kommunikationsbänder vorgesehen sind, was zu einer Verschlechterung der Eigenschaften des Hochfrequenzmoduls führt.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hochfrequenzmodul und ein Kommunikationsgerät bereitzustellen, die verbesserte Wärmeableitungseigenschaften aufweisen und Multibandtechnologien unterstützen.
Die Aufgabe wird von einem Hochfrequenzmodul gelöst, das gemäß einem Aspekt der Erfindung eine Modulplatine umfasst mit einer ersten Hauptfläche und einer zweiten Hauptfläche auf gegenüberliegenden Seiten der Modulplatine, einen ersten Leistungsverstärker, der auf der ersten Hauptfläche angeordnet und so konfiguriert ist, dass er ein Sendesignal eines ersten Frequenzbandes verstärkt, einen zweiten Leistungsverstärker, der auf der ersten Hauptfläche angeordnet und konfiguriert ist, um ein Sendesignal eines zweiten Frequenzbandes, das sich von dem ersten Frequenzband unterscheidet, zu verstärken, mehrere als Außenanschlüsse bezeichnete Anschlüsse zum Herstellen von sog. externen Verbindungen, also Verbindungen mit externen Elementen wie einer Stromversorgung aber auch zum Senden und Einspeisen von elektromagnetischen Signalen und Impulsen, wobei die Außenanschlüsse auf der zweiten Hauptfläche angeordnet sind, einen ersten Durchgangsleiter, der in der Modulplatine vorgesehen ist, wobei der erste Durchgangsleiter die erste Hauptfläche und die zweite Hauptfläche verbindet, und einen zweiten Durchgangsleiter, der in der Modulplatine vorgesehen ist, wobei der zweite Durchgangsleiter die erste Hauptfläche und die zweite Hauptfläche verbindet. In diesem Hochfrequenzmodul sind der erste Durchgangsleiter und der zweite Durchgangsleiter in der Modulplatine voneinander beabstandet, eines der Enden des ersten Durchgangsleiters ist auf der ersten Hauptfläche mit einer ersten Erdungselektrode des ersten Leistungsverstärkers verbunden, und ein verbleibendes eines der Enden des ersten Durchgangsleiters ist auf der zweiten Hauptfläche mit einem ersten Außenanschluss von den mehreren Außenanschlüssen verbunden, wobei der erste Außenanschluss auf Erdungspotential gesetzt ist, eines der Enden des zweiten Durchgangsleiters auf der ersten Hauptfläche mit einer zweiten Erdungselektrode des zweiten Leistungsverstärkers verbunden ist, und ein verbleibendes Ende des zweiten Durchgangsleiters auf der zweiten Hauptfläche mit einem zweiten Außenanschluss von den mehreren Außenanschlüssen verbunden ist, wobei der zweite Außenanschluss auf Erdungspotential gesetzt ist, und der erste Durchgangsleiter und der zweite Durchgangsleiter die Modulplatine jeweils in einer Richtung senkrecht zur ersten Hauptfläche durchdringen.
Hinsichtlich eines Kommunikationsgerätes wird die Aufgabe gelöst von einem Kommunikationsgerät, das ein erfindungsgemäßes Hochfrequenzmodul umfasst.
Erfindungsgemäß werden ein Hochfrequenzmodul und ein Kommunikationsgerät bereitgestellt, die verbesserte Wärmeableitungseigenschaften aufweisen und Multibandtechnologien unterstützen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden rein beispielhaften und nicht-beschränkenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der fünf Figuren umfassenden Zeichnung.
Figurenliste

1 zeigt eine Schaltungskonfiguration eines Hochfrequenzmoduls (oder einer HF-Frontend-Schaltung) und eines Kommunikationsgeräts gemäß einer Ausführungsform.
2 zeigt eine Schaltungskonfiguration einer Sendeverstärkerschaltung.
3A zeigt schematisch eine Draufsicht auf die Konfiguration eines Hochfrequenzmoduls gemäß einem Arbeitsbeispiel.
3B ist eine erste schematische Darstellung einer Konfiguration des Hochfrequenzmoduls gemäß dem Arbeitsbeispiel im Querschnitt.
3C ist eine zweite schematische Darstellung einer Konfiguration des Hochfrequenzmoduls gemäß dem Arbeitsbeispiel im Querschnitt.
4 zeigt schematisch eine Konfiguration einer Wärmeableitungs-Durchgangleitung eines Hochfrequenzmoduls gemäß einer Variante 1 im Querschnitt.
5 zeigt eine Konfiguration eines Hochfrequenzmoduls gemäß einer Variante 2 im Querschnitt.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben. Jede der nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen veranschaulicht ein allgemeines oder spezifisches Beispiel. Die in den folgenden Ausführungsbeispielen dargestellten Zahlenwerte, Formen, Materialien, Strukturkomponenten, die Anordnung und Verbindung der Strukturkomponenten usw. sind lediglich Beispiele und schränken daher die Erfindung nicht ein. Unter den Strukturkomponenten in den folgenden Ausführungsbeispielen und Varianten werden Strukturkomponenten, die nicht in den unabhängigen Ansprüchen aufgeführt sind, als beliebige Strukturkomponenten beschrieben. Darüber hinaus sind die Größen der Strukturkomponenten und die Größenverhältnisse in den Zeichnungen nicht unbedingt streng dargestellt. In den Zeichnungen sind im Wesentlichen gleiche Strukturkomponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und redundante Beschreibungen können weggelassen oder vereinfacht werden.
Darüber hinaus stellen in der folgenden Beschreibung Begriffe, die Beziehungen zwischen Komponenten angeben, wie z.B. parallel und vertikal, und Begriffe, die die Formen von Komponenten angeben, wie z.B. eine Viereckform, sowie Zahlenbereiche nicht nur die strengen Bedeutungen dar, sondern umfassen auch im Wesentlichen gleichwertige Bereiche, wie z.B. Differenzen von einigen Prozent und insbesondere auf dem hier in Frage stehenden technischen Gebiet übliche Fertigungstoleranzen.
Außerdem bedeutet in der folgenden Beschreibung in einem Beispiel, in dem A, B und C auf einer Platine montiert sind, „in einer Draufsicht auf die Platine (oder die Hauptfläche der Platine) ist C zwischen A und B angeordnet“, dass mindestens eines von mehreren Liniensegmenten, die beliebige Punkte in A und beliebige Punkte in B verbinden, durch einen Bereich in C in einer Draufsicht auf die Platine verläuft. Weiterhin bedeutet eine Draufsicht auf die Platine, dass die Platine und die auf der Platine montierten Schaltungselemente orthogonal auf eine Ebene parallel zur Hauptfläche der Platine projiziert werden.
Darüber hinaus bezieht sich in der folgenden Beschreibung ein „Sendepfad“ auf einen Übertragungspfad, der eine Leitung, entlang der sich ein Hochfrequenz-Sendesignal ausbreitet, eine direkt mit der Leitung verbundene Elektrode, einen direkt mit der Leitung oder der Elektrode verbundenen Anschluss usw. umfasst. Des Weiteren bezieht sich ein „Empfangspfad“ auf einen Übertragungspfad, der eine Leitung, entlang derer sich ein Hochfrequenz-Empfangssignal ausbreitet, eine direkt mit der Leitung verbundene Elektrode, einen direkt mit der Leitung oder der Elektrode verbundene Anschluss usw. umfasst. Darüber hinaus bezieht sich ein „Sende- und Empfangspfad“ auf einen Übertragungspfad, der eine Leitung, entlang derer sich ein Hochfrequenz-Sendesignal und ein Hochfrequenz-Empfangssignal ausbreiten, eine direkt mit der Leitung verbundene Elektrode, ein direkt mit der Leitung oder der Elektrode verbundenes Endgerät usw. umfasst.
1 zeigt eine Schaltungskonfiguration des Hochfrequenzmoduls 1 und des Kommunikationsgeräts 5 gemäß einer Ausführungsform. Wie in dieser Figur dargestellt, umfasst das Kommunikationsgerät 5 das Hochfrequenzmodul 1, die Antenne 2, die nachfolgend kurz als „der RFIC“ bezeichnete Hochfrequenz-Signalverarbeitungsschaltung 3 und die nachfolgend kurz als „der BBIC“ bezeichnete Basisband-Signalverarbeitungsschaltung 4.
Der RFIC 3 ist eine HF-Signalverarbeitungsschaltung, die ein von Antenne 2 zu übertragendes Hochfrequenzsignal verarbeitet und ein von Antenne 2 empfangenes Hochfrequenzsignal verarbeitet. Genauer gesagt führt der RFIC 3 eine Signalverarbeitung durch Abwärtswandlung oder ähnliches an einem Empfangssignal durch, das über den Empfangssignalpfad des Hochfrequenzmoduls 1 eingegeben wurde, und gibt das durch die Signalverarbeitung erzeugte Empfangssignal an BBIC 4 aus. Außerdem führt RFIC 3 eine Signalverarbeitung durch Aufwärtswandlung oder ähnliches an einem Sendesignal durch, das von BBIC 4 eingegeben wurde, und gibt das durch die Signalverarbeitung erzeugte Sendesignal an den Sendesignalpfad des Hochfrequenzmoduls 1 aus.
Der BBIC 4 ist eine Schaltung, die eine Signalverarbeitung unter Verwendung eines Zwischenfrequenzbandes durchführt, das eine niedrigere Frequenz hat als ein Frequenzband eines Hochfrequenzsignals, das durch das Hochfrequenzmodul 1 übertragen wird. Das von dem BBIC 4 verarbeitete Signal wird z.B. als Bildsignal für die Bildanzeige oder als Tonsignal für ein Telefongespräch über einen Lautsprecher verwendet.
Der RFIC 3 fungiert auch als Controller, der die Verbindungen der Schalter 41, 42, 43 und 44, die im Hochfrequenzmodul 1 enthalten sind, basierend auf einem verwendeten Kommunikationsband (Frequenzband) steuert. Insbesondere schaltet der RFIC 3 steuerbar die Verbindung zwischen den Schaltern 41 bis 44, die im Hochfrequenzmodul 1 enthalten sind, durch ein Steuersignal (nicht dargestellt). Genauer gesagt, gibt der RFIC 3 digitale Steuersignale zur Steuerung der Schalter 41 bis 44 an die nachfolgend kurz PA-Steuerschaltung genannte Leistungsverstärker-Steuerschaltung 80 aus. Die PA-Steuerschaltung 80 des Hochfrequenzmoduls 1 gibt ein digitales Steuersignal an die Schalter 41 bis 44 entsprechend den digitalen Steuersignalen aus, die von dem RFIC 3 eingegeben wurden, und steuert so die Verbindung und Trennung der Schalter 41 bis 44.
Der RFIC 3 fungiert auch als Controller, der die Verstärkungen der im Hochfrequenzmodul 1 enthaltenen Sendeverstärkerschaltungen 10 und 20 sowie die Stromversorgungsspannung Vcc und die Vorspannung Vbias steuert, die den Sendeverstärkerschaltungen 10 und 20 zugeführt werden. Genauer gesagt gibt der RFIC 3 digitale Steuersignale an den Steuersignalanschluss 140 des Hochfrequenzmoduls 1 aus. Die PA-Steuerschaltung 80 des Hochfrequenzmoduls 1 gibt ein Steuersignal, eine Versorgungsspannung Vcc oder eine Vorspannung Vbias an die Sendeverstärkerschaltungen 10 und 20 entsprechend den digitalen Steuersignalen aus, die über den Steuersignalanschluss 140 eingegeben wurden, wodurch die Verstärkungen der Sendeverstärkerschaltungen 10 und 20 eingestellt werden. Es sollte beachtet werden, dass ein Steuersignalanschluss, der von dem RFIC 3 ein digitales Steuersignal zur Steuerung der Verstärkungen der Sendeverstärkerschaltungen 10 und 20 empfängt, sich von einem Steuersignalanschluss unterscheiden kann, der von dem RFIC 3 ein digitales Steuersignal zur Steuerung der Stromversorgungsspannung Vcc und der Vorspannung Vbias empfängt, die den Sendeverstärkerschaltungen 10 und 20 zugeführt werden. Darüber hinaus kann der Controller außerhalb des RFIC 3 angeordnet sein, z.B. in dem BBIC 4.
Die Antenne 2 ist mit dem Antennenanschluss 100 des Hochfrequenzmoduls 1 verbunden und sendet ein Hochfrequenzsignal aus, das vom Hochfrequenzmodul 1 ausgegeben wurde. Außerdem empfängt die Antenne 2 ein Hochfrequenzsignal von außen und gibt das empfangene Hochfrequenzsignal an das Hochfrequenzmodul 1 aus.
Es ist zu beachten, dass im Kommunikationsgerät 5 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Antenne 2 und der BBIC 4 keine unverzichtbaren Komponenten sind.
Als nächstes wird eine detaillierte Konfiguration des Hochfrequenzmoduls 1 beschrieben.
Wie in 1 dargestellt, enthält das Hochfrequenzmodul 1 den Antennenanschluss 100, die Sendeverstärkerschaltungen 10 und 20, den rauscharmen Verstärker 30, die Sendefilter 61T, 62T und 63T, die Empfangsfilter 61R, 62R und 63R, die PA-Steuerschaltung 80, die Anpassungsschaltungen (das Anpassungsnetz) 51, 52, 53 und 54, und die Schalter 41, 42, 43 und 44.
Der Antennenanschluss 100 ist ein gemeinsamer Antennenanschluss, der mit der Antenne 2 verbunden ist.
Die Sendeverstärkerschaltung 10 ist eine Verstärkerschaltung vom Typ Differenzverstärker, die Sendesignale des Kommunikationsbandes A und des Kommunikationsbandes B verstärkt, die über die Sendeeingangsanschlüsse 111 und 112 eingegeben wurden. Es ist zu beachten, dass das Hochfrequenzmodul 1 anstelle der Sendeverstärkerschaltung 10 auch eine erste Sendeverstärkerschaltung, die ein Hochfrequenzsignal des Kommunikationsbandes A verstärkt, und eine zweite Sendeverstärkerschaltung, die ein Hochfrequenzsignal des Kommunikationsbandes B verstärkt, enthalten kann.
Die Sendeverstärkerschaltung 20 ist eine Verstärkerschaltung vom Typ Differenzverstärker, die Sendesignale des Kommunikationsbandes C verstärkt, die über die Sendeeingangsanschlüsse 121 und 122 eingegeben wurden.
Die PA-Steuerschaltung 80 stellt die Verstärkungen der Verstärkerelemente in den Sendeverstärkerschaltungen 10 und 20 in Reaktion auf digitale Steuersignale ein, die über den Steuersignalanschluss 140 eingegeben werden. Die PA-Steuerschaltung 80 kann als integrierte Halbleiterschaltung (IC) implementiert sein. Der Halbleiter-IC hat z.B. eine komplementäre Metalloxid-Halbleiterstruktur (CMOS). Genauer gesagt wird der Halbleiter-IC durch Silizium-auf-Isolator-(SOI- )Verarbeitung hergestellt. Dies ermöglicht die Herstellung des Halbleiter-ICs zu geringen Herstellungskosten. Es ist zu beachten, dass der Halbleiter-IC mindestens eines von GaAs, SiGe oder GaN enthalten kann. Damit ist es möglich, ein Hochfrequenzsignal mit einer hochwertigen Verstärkungsleistung und Rauschcharakteristik auszugeben.
Der rauscharme Verstärker 30 ist ein Verstärker, der Hochfrequenzsignale der Kommunikationsbänder A, B und C rauscharm verstärkt und die verstärkten Hochfrequenzsignale an den Empfangsausgangsanschluss 130 ausgibt. Es ist zu beachten, dass das Hochfrequenzmodul 1 eine Vielzahl von rauscharmen Verstärkern enthalten kann. Zum Beispiel kann das Hochfrequenzmodul 1 einen ersten rauscharmen Verstärker enthalten, der Hochfrequenzsignale der Kommunikationsbänder A und B verstärkt, und einen zweiten rauscharmen Verstärker, der Hochfrequenzsignale des Kommunikationsbandes C verstärkt.
Es sollte beachtet werden, dass in der vorliegenden Ausführungsform die Kommunikationsbänder A und B eine niedrigere Frequenz haben als das Kommunikationsband C. Die Kommunikationsbänder A und B sind zum Beispiel Kommunikationsbänder, die zu einer mittleren Bandgruppe (1,45 GHz bis 2,2 GHz) gehören, und das Kommunikationsband C ist zum Beispiel ein Kommunikationsband, das zu einer hohen Bandgruppe (2,3 GHz bis 2,7 GHz) gehört. Die Hoch-Tief-Frequenz-Beziehung zwischen Kommunikationsband C und den Kommunikationsbändern A und B ist jedoch nicht auf das oben beschriebene Beispiel beschränkt. Dementsprechend können die Kommunikationsbänder A und B eine höhere Frequenz haben als das Kommunikationsband C. Es ist zu beachten, dass die mittlere Bandgruppe ein Beispiel für das erste Frequenzband ist und das Kommunikationsband C ein Beispiel für das zweite Frequenzband ist, das sich vom ersten Frequenzband unterscheidet.
Das Sendefilter 61T ist auf dem Sendepfad AT angeordnet, der den Antennenanschluss 100 und die Sendeeingangsanschlüsse 111 und 112 verbindet, und lässt von den Sendesignalen, die durch die Sendeverstärkerschaltung 10 verstärkt worden sind, ein Sendesignal in einem Sendeband des Kommunikationsbandes A durch.
Das Sendefilter 62T ist auf dem Sendepfad BT angeordnet, der den Antennenanschluss 100 und die Sendeeingangsanschlüsse 111 und 112 verbindet, und lässt von den Sendesignalen, die durch die Sendeverstärkerschaltung 10 verstärkt worden sind, ein Sendesignal in einem Sendeband des Kommunikationsbandes B durch.
Das Sendefilter 63T ist auf dem Sendepfad CT angeordnet, der den Antennenanschluss 100 und die Sendeeingangsanschlüsse 121 und 122 verbindet, und lässt von den Sendesignalen, die durch die Sendeverstärkerschaltung 20 verstärkt worden sind, ein Sendesignal in einem Sendeband des Kommunikationsbandes C durch.
Das Empfangsfilter 61R ist auf dem Empfangspfad AR angeordnet, der den Antennenanschluss 100 und den Empfangsausgangsanschluss 130 verbindet, und lässt von den Empfangssignalen, die über den Antennenanschluss 100 eingegeben worden sind, ein Empfangssignal in einem Empfangsband des Kommunikationsbandes A durch.
Das Empfangsfilter 62R ist auf dem Empfangspfad BR angeordnet, der den Antennenanschluss 100 und den Empfangsausgangsanschluss 130 verbindet, und lässt von den Empfangssignalen, die über die Antennenanschluss 100 eingegeben worden sind, ein Empfangssignal in einem Empfangsband des Kommunikationsbandes B durch.
Das Empfangsfilter 63R ist auf dem Empfangspfad CR angeordnet, der den Antennenanschluss 100 und den Empfangsausgangsanschluss 130 verbindet, und lässt von den Empfangssignalen, die über den Antennenanschluss 100 eingegeben worden sind, ein Empfangssignal in einem Empfangsband des Kommunikationsbandes C durch.
Das Sendefilter 61T und das Empfangsfilter 61R sind im Duplexer 61 enthalten, der als Durchlassband das Kommunikationsband A hat. Der Duplexer 61 überträgt ein Sendesignal und ein Empfangssignal des Kommunikationsbandes A in einem Frequenzduplexsystem (FDD).
Das Sendefilter 62T und das Empfangsfilter 62R sind im Duplexer 62 enthalten, der als Durchlassband das Kommunikationsband B hat. Der Duplexer 62 überträgt ein Sendesignal und ein Empfangssignal des Kommunikationsbandes B in einem FDD-System.
Das Sendefilter 63T und das Empfangsfilter 63R sind im Duplexer 63 enthalten, der als Durchlassband das Kommunikationsband C hat. Der Duplexer 63 überträgt ein Sendesignal und ein Empfangssignal des Kommunikationsbandes C im FDD-System.
Es ist zu beachten, dass jeder der Duplexer 61 bis 63 ein Multiplexer sein kann, der nur eine Mehrzahl von Sendefiltern enthält, ein Multiplexer, der nur eine Mehrzahl von Empfangsfiltern enthält, oder ein Multiplexer, der eine Mehrzahl von Duplexern enthält. Außerdem müssen das Sendefilter 61T und das Empfangsfilter 61R nicht unbedingt im Duplexer 61 enthalten sein. Das Sendefilter 61T und das Empfangsfilter 61R können ein einzelnes Filter sein, das ein Sendesignal und ein Empfangssignal des Kommunikationsbandes A in einem Zeitduplexsystem (TDD) überträgt. In diesem Fall ist ein Schalter zum Umschalten zwischen Senden und Empfangen in mindestens einer von einer vorangehenden Stufe oder einer nachfolgenden Stufe des einzelnen Filters angeordnet. In gleicher Weise wie oben müssen das Sendefilter 62T und das Empfangsfilter 62R nicht unbedingt im Duplexer 62 enthalten sein. Das Sendefilter 62T und das Empfangsfilter 62R können ein einzelnes Filter sein, das ein Sendesignal und ein Empfangssignal des Kommunikationsbandes B im TDD-System überträgt. In der gleichen Weise wie oben müssen das Sendefilter 63T und das Empfangsfilter 63R nicht notwendigerweise im Duplexer 63 enthalten sein. Das Sendefilter 63T und das Empfangsfilter 63R können ein einzelnes Filter sein, das ein Sendesignal und ein Empfangssignal des Kommunikationsbandes C im TDD-System überträgt.
Die Anpassungsschaltung 51 ist auf einem Pfad angeordnet, der den Schalter 44 und den Duplexer 61 verbindet, und passt die Impedanz des Schalters 44 und der Antenne 2 an die Impedanz des Duplexers 61 an.
Die Anpassungsschaltung 52 ist auf einem Pfad angeordnet, der den Schalter 44 und den Duplexer 62 verbindet, und passt die Impedanz des Schalters 44 und der Antenne 2 an die Impedanz des Duplexers 62 an.
Die Anpassungsschaltung 53 ist auf einem Pfad angeordnet, der den Schalter 44 und den Duplexer 63 verbindet, und passt die Impedanz des Schalters 44 und der Antenne 2 an die Impedanz des Duplexers 63 an.
Die Anpassungsschaltung 54 ist auf einem Empfangspfad angeordnet, der den rauscharmen Verstärker 30 und den Schalter 43 verbindet, und passt die Impedanz des rauscharmen Verstärkers 30 an die Impedanz des Schalters 43 und der Duplexer 61 bis 63 an.
Der Schalter 41 umfasst die gemeinsamen Anschlüsse 41a und 41b sowie die Auswahlanschlüsse 41c, 41d, 41e und 41f. Der gemeinsame Anschluss 41a ist mit dem Eingangsanschluss 115 der Sendeverstärkerschaltung 10 verbunden. Der gemeinsame Anschluss 41b ist mit dem Eingangsanschluss 125 der Sendeverstärkerschaltung 20 verbunden. Der Auswahlanschluss 41c ist mit dem Sendeeingangsanschluss 111 verbunden, der Auswahlanschluss 41d ist mit dem Sendeeingangsanschluss 112 verbunden, der Auswahlanschluss 41e ist mit dem Sendeeingangsanschluss 121 verbunden und der Auswahlanschluss 41f ist mit dem Sendeeingangsanschluss 122 verbunden. Der Schalter 41 ist auf der Eingangsanschlussseite der Sendeverstärkerschaltungen 10 und 20 angeordnet. In der oben beschriebenen Verbindungskonfiguration schaltet der Schalter 41 die Verbindung der Sendeverstärkerschaltung 10 zwischen dem Sendeeingangsanschluss 111 und dem Sendeeingangsanschluss 112 und schaltet die Verbindung der Sendeverstärkerschaltung 20 zwischen dem Sendeeingangsanschluss 121 und dem Sendeeingangsanschluss 122. Der Schalter 41 ist z.B. als zweipoliger Dreifachumschalter (kurz DP3T für „double pole triple throw“ genannt) ausgeführt.
Es ist zu beachten, dass der Schalter 41 Folgendes umfassen kann: einen einpoligen Umschalter mit Doppelauslösung (kurz SPDT für „single pole double throw“ genannt), der einen gemeinsamen Anschluss 41a und die Auswahlanschlüsse 41c und 41d umfasst, und einen SPDT-Schalter, der einen gemeinsamen Anschluss 41b und die Auswahlanschlüsse 41e und 41f umfasst.
Ein Sendesignal des Kommunikationsbandes A wird z.B. über den Sendeeingangsanschluss 111 eingegeben, und ein Sendesignal des Kommunikationsbandes B wird z.B. über den Sendeeingangsanschluss 112 eingegeben. Ein Sendesignal des Kommunikationsbandes C wird z.B. über die Sendeeingangsanschlüsse 121 und 122 eingegeben.
Ein Sendesignal des Kommunikationsbandes A oder B im Mobilkommunikationssystem der vierten Generation (4G) kann z.B. über den Sendeeingangsanschluss 111 eingegeben werden, und ein Sendesignal des Kommunikationsbandes A oder B im Mobilkommunikationssystem der fünften Generation (5G) kann z.B. über den Sendeeingangsanschluss 112 eingegeben werden. Ein Sendesignal des Kommunikationsbandes C in 4G kann z.B. über den Sendeeingangsanschluss 121 eingegeben werden, und ein Sendesignal des Kommunikationsbandes C in 5G kann z.B. über den Sendeeingangsanschluss 122 eingegeben werden.
Es sollte beachtet werden, dass der Schalter 41 ein SPDT-Umschalter sein kann, der Folgendes umfasst: einen gemeinsamen Anschluss, der mit einem Sendeeingangsanschluss (als erster Sendeeingangsanschluss bezeichnet) von den Sendeeingangsanschlüssen 111, 112, 121 und 122 verbunden ist, einen Auswahlanschluss, der mit dem Eingangsanschluss 115 der Sendeverstärkerschaltung 10 verbunden ist, und den anderen Auswahlanschluss, der mit dem Eingangsanschluss 125 der Sendeverstärkerschaltung 20 verbunden ist. In diesem Fall wird zum Beispiel ein Sendesignal aus einem der Kommunikationsbänder A, B und C selektiv über den ersten Sendeeingangsanschluss eingegeben, und der Schalter 41 schaltet die Verbindung des ersten Sendeeingangsanschlusses zwischen der Sendeverstärkerschaltung 10 und der Sendeverstärkerschaltung 20 entsprechend dem eingegebenen Sendesignal. Darüber hinaus können beispielsweise ein 4G-Sendesignal und ein 5G-Sendesignal über den ersten Sendeeingangsanschluss eingegeben werden, und der Schalter 41 kann die Verbindung des ersten Sendeeingangsanschlusses zwischen der Sendeverstärkerschaltung 10 und der Sendeverstärkerschaltung 20 entsprechend den eingegebenen Sendesignalen umschalten.
Darüber hinaus kann der Schalter 41 als zweipoliger Zweifachumschalter (kurz DPDT von „double pole double throw“ genannt) mit zwei gemeinsamen Anschlüssen und zwei Auswahlanschlüssen ausgeführt sein. In diesem Fall ist der erste Sendeeingangsanschluss mit einem der gemeinsamen Anschlüsse verbunden, und der zweite Sendeeingangsanschluss ist mit dem verbleibenden gemeinsamen Anschluss verbunden. Außerdem ist einer der Auswahlanschlüsse mit der Sendeverstärkerschaltung 10 verbunden und der verbleibende der Auswahlanschlüsse ist mit der Sendeverstärkerschaltung 20 verbunden. In dieser Verbindungskonfiguration schaltet der Schalter 41 die Verbindung des einen der gemeinsamen Anschlüsse zwischen dem einen der Auswahlanschlüsse und dem verbleibenden der Auswahlanschlüsse, und schaltet die Verbindung des verbleibenden der gemeinsamen Anschlüsse zwischen dem einen der Auswahlanschlüsse und dem verbleibenden der Auswahlanschlüsse.
In diesem Fall wird z.B. ein Sendesignal des Kommunikationsbandes A oder B über den ersten Sendeeingangsanschluss eingegeben, und ein Sendesignal des Kommunikationsbandes C wird über den zweiten Sendeeingangsanschluss eingegeben. Außerdem wird z.B. ein Sendesignal von 4G über den ersten Sendeeingangsanschluss und ein Sendesignal von 5G über den zweiten Sendeeingangsanschluss eingegeben.
Der Schalter 42 umfasst die gemeinsamen Anschlüsse 42a und 42b sowie die Auswahlanschlüsse 42c, 42d und 42e. Der gemeinsame Anschluss 42a ist mit dem Ausgangsanschluss 116 der Sendeverstärkerschaltung 10 verbunden, und der gemeinsame Anschluss 42b ist mit dem Ausgangsanschluss 126 der Sendeverstärkerschaltung 20 verbunden. Der Auswahlanschluss 42c ist mit dem Sendefilter 61T verbunden, der Auswahlanschluss 42d ist mit dem Sendefilter 62T verbunden und der Auswahlanschluss 42e ist mit dem Sendefilter 63T verbunden. Der Schalter 42 ist auf der Ausgangsanschlussseite der Sendeverstärkerschaltungen 10 und 20 angeordnet. In der oben beschriebenen Anschlusskonfiguration schaltet der Schalter 42 die Verbindung der Sendeverstärkerschaltung 10 zwischen dem Sendefilter 61T und dem Sendefilter 62T um und verbindet und trennt die Sendeverstärkerschaltung 20 mit dem Sendefilter 63T. Der Schalter 42 ist z.B. als zweipoliger Dreifachumschalter (DP3T) ausgeführt.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Schalter 42 Folgendes umfassen kann: einen SPDT-Schalter mit dem gemeinsamen Anschluss 42a und den Auswahlanschlüssen 42c und 42d, und einen einpoligen Schalter (SPST) mit den gemeinsamen Anschluss 42b und den Auswahlanschluss 42e.
Der Schalter 43 umfasst den gemeinsamen Anschluss 43a und die Auswahlanschlüsse 43b, 43c und 43d. Der gemeinsame Anschluss 43a ist über die Anpassungsschaltung 54 mit einem Eingangsanschluss des rauscharmen Verstärkers 30 verbunden. Der Auswahlanschluss 43b ist mit dem Empfangsfilter 61R verbunden, der Auswahlanschluss 43c ist mit dem Empfangsfilter 62R verbunden und der Auswahlanschluss 43d ist mit dem Empfangsfilter 63R verbunden. In der oben beschriebenen Anschlusskonfiguration verbindet und trennt der Schalter 43 den rauscharmen Verstärker 30 und das Empfangsfilter 61R, verbindet und trennt den rauscharmen Verstärker 30 und das Empfangsfilter 62R, und verbindet und trennt den rauscharmen Verstärker 30 und das Empfangsfilter 63R. Der Schalter 43 ist z.B. als einpoliger Dreifachumschalter (kurz SP3T von „single pole triple throw“ genannt) ausgeführt.
Der Schalter 44 ist ein Beispiel für einen Antennenschalter und ist mit dem Antennenanschluss 100 verbunden. Der Schalter 44 schaltet die Verbindung des Antennenanschlusses 100 zwischen (1) dem Sendepfad AT und dem Empfangspfad AR, (2) dem Sendepfad BT und dem Empfangspfad BR, und (3) dem Sendepfad CT und dem Empfangspfad CR. Es ist zu beachten, dass der Schalter 44 als Mehrfachverbindungs-Umschalter implementiert ist, der in der Lage ist, die Verbindung des Antennenanschlusses 100 mit zwei oder mehr der oben beschriebenen (1) bis (3) gleichzeitig durchzuführen.
Es ist zu beachten, dass die oben beschriebenen Sendefilter 61T bis 63T und die Empfangsfilter 61R bis 63R beispielsweise eines der folgenden sein können: ein akustisches Wellenfilter, das eine akustische Oberflächenwelle (SAW) verwendet, ein akustisches Wellenfilter, das eine akustische Volumenwelle (BAW) verwendet, ein LC-Resonanzfilter und ein dielektrisches Filter. Die Filter sind aber nicht auf diese Filterarten beschränkt.
Es ist zu beachten, dass die Anpassungsschaltungen 51 bis 54 keine unverzichtbaren Komponenten für das Hochfrequenzmodul gemäß der Erfindung sind.
Darüber hinaus kann eine Anpassungsschaltung zwischen der Sendeverstärkerschaltung 10 und dem Schalter 42 sowie zwischen der Sendeverstärkerschaltung 20 und dem Schalter 42 angeordnet sein. Außerdem kann zwischen dem Antennenanschluss 100 und dem Schalter 44 ein Diplexer, ein Koppler o. ä. angeordnet sein.
Gemäß der Konfiguration des Funkfrequenzmoduls 1 sind die Sendeverstärkerschaltung 10, der Schalter 42, das Sendefilter 61T, die Anpassungsschaltung 51 und der Schalter 44 in einer ersten Sendeschaltung enthalten, die ein Sendesignal des Kommunikationsbandes A an den Antennenanschluss 100 überträgt. Der Schalter 44, die Anpassungsschaltung 51, das Empfangsfilter 61R, der Schalter 43, die Anpassungsschaltung 54 und der rauscharme Verstärker 30 sind in einer ersten Empfangsschaltung enthalten, die ein Empfangssignal des Kommunikationsbandes A von der Antenne 2 über den Antennenanschluss 100 überträgt.
Außerdem sind die Sendeverstärkerschaltung 10, der Schalter 42, das Sendefilter 62T, die Anpassungsschaltung 52 und der Schalter 44 in einer zweiten Sendeschaltung enthalten, die ein Sendesignal des Kommunikationsbandes B an den Antennenanschluss 100 überträgt. Der Schalter 44, die Anpassungsschaltung 52, das Empfangsfilter 62R, der Schalter 43, die Anpassungsschaltung 54 und der rauscharme Verstärker 30 sind in einer zweiten Empfangsschaltung enthalten, die ein Empfangssignal des Kommunikationsbandes B, das von der Antenne 2 über den Antennenanschluss 100 empfangen wurde, überträgt.
Außerdem sind die Sendeverstärkerschaltung 20, der Schalter 42, das Sendefilter 63T, die Anpassungsschaltung 53 und der Schalter 44 in einer dritten Sendeschaltung enthalten, die ein Sendesignal des Kommunikationsbandes C an den Antennenanschluss 100 überträgt. Der Schalter 44, die Anpassungsschaltung 53, das Empfangsfilter 63R, der Schalter 43, die Anpassungsschaltung 54 und der rauscharme Verstärker 30 sind in einer dritten Empfangsschaltung enthalten, die ein Empfangssignal des Kommunikationsbandes C, das von der Antenne 2 über den Antennenanschluss 100 empfangen wurde, überträgt.
Gemäß der oben beschriebenen Schaltungskonfiguration ist das Hochfrequenzmodul 1 in der Lage, ein Hochfrequenzsignal eines beliebigen Kommunikationsbandes A, Kommunikationsbandes B oder Kommunikationsbandes C zu senden, zu empfangen oder zu senden und zu empfangen.
Es ist zu beachten, dass das Hochfrequenzmodul gemäß der Erfindung ohne Verbindung der oben beschriebenen drei Sendeschaltungen und der oben beschriebenen drei Empfangsschaltungen mit dem Antennenanschluss 100 über den Schalter 44 implementiert werden kann, und die oben beschriebenen drei Sendeschaltungen und die oben beschriebenen drei Empfangsschaltungen können über verschiedene Anschlüsse mit der Antenne 2 verbunden werden. Es ist ausreichend, wenn das Hochfrequenzmodul gemäß der Erfindung die PA-Steuerschaltung 80, die erste Sendeschaltung und die dritte Sendeschaltung umfasst.
Darüber hinaus ist es bei dem Hochfrequenzmodul gemäß der Erfindung ausreichend, wenn die erste Sendeschaltung die Sendeverstärkerschaltung 10 enthält. Darüber hinaus ist es ausreichend, wenn die dritte Sendeschaltung die Sendeverstärkerschaltung 20 enthält.
Darüber hinaus können der rauscharme Verstärker 30 und mindestens einer der Schalter 41 bis 44 in einem einzigen Halbleiter-IC angeordnet sein. Der Halbleiter-IC hat z.B. eine CMOS-Struktur. Genauer gesagt, wird der Halbleiter-IC durch SOI-Verarbeitung hergestellt. Dies ermöglicht die Herstellung des Halbleiter-ICs zu geringen Herstellungskosten. Es ist zu beachten, dass der Halbleiter-IC mindestens eines der Materialien GaAs, SiGe oder GaN enthalten kann. Damit ist es möglich, ein Hochfrequenzsignal mit einer hochwertigen Verstärkungsleistung und Rauschcharakteristik auszugeben.
2 zeigt eine Schaltungskonfiguration der Sendeverstärkerschaltung 10 gemäß der Ausführungsform. Wie in der Figur dargestellt, umfasst die Sendeverstärkerschaltung 10 den Eingangsanschluss 115, den Ausgangsanschluss 116, das Verstärkerelement 11 (ein Vorstufen-Verstärkerelement), das Verstärkerelement 12 (ein drittes Verstärkerelement), das Verstärkerelement 13 (ein viertes Verstärkerelement), den Zwischentransformator (Transformator) 14, den Kondensator 16, und den Ausgangstransformator 15 (ein sog. Balun, also ein Symmetrierglied zur Wandlung symmetrisch-auf-unsymmetrisch und umgekehrt). Die Verstärkerelemente 11 bis 13, der Zwischentransformator 14 und der Kondensator 16 sind im Leistungsverstärker 10A enthalten. Der Leistungsverstärker 10A ist ein Beispiel für einen ersten Leistungsverstärker.
Der Zwischentransformator 14 enthält eine Primärspule 14a und eine Sekundärspule 14b.
Das Verstärkerelement 11 enthält einen Eingangsanschluss, der mit dem Eingangsanschluss 115 verbunden ist, und einen Ausgangsanschluss, der mit einem unsymmetrischen Anschluss des Zwischentransformators 14 verbunden ist. Einer der symmetrischen Anschlüsse des Zwischentransformators 14 ist mit einem Eingangsanschluss des Verstärkerelements 12 verbunden, und ein verbleibender der symmetrischen Anschlüsse des Zwischentransformators 14 ist mit einem Eingangsanschluss des Verstärkerelements 13 verbunden.
Ein über den Eingangsanschluss 115 eingegebenes Hochfrequenzsignal wird durch das Verstärkerelement 11 in einem Zustand verstärkt, in dem die Vorspannung Vcc1 an das Verstärkerelement 11 angelegt ist. Das verstärkte Hochfrequenzsignal wird durch den Zwischentransformator 14 einer Symmetrisch-unsymmetrisch-Wandlung unterzogen. Zu diesem Zeitpunkt wird ein nicht invertiertes Eingangssignal von einem der symmetrischen Anschlüsse des Zwischentransformators 14 ausgegeben, und ein invertiertes Eingangssignal wird von dem verbleibenden der symmetrischen Anschlüsse des Zwischentransformators 14 ausgegeben.
Der Ausgangstransformator 15 ist ein Beispiel für einen ersten Ausgangstransformator und umfasst eine Primärspule (eine erste Spule) 15a und eine Sekundärspule (eine zweite Spule) 15b. Die Primärspule 15a ist mit einem Ende an einen Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 12 und mit dem anderen Ende an einen Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 13 angeschlossen. Darüber hinaus wird dem Mittelpunkt der Primärspule 15a eine Vorspannung Vcc2 zugeführt. Die Sekundärspule 15b ist mit einem Ende an den Ausgangsanschluss 116 und mit dem anderen Ende an Masse angeschlossen, also geerdet. Mit anderen Worten: Der Ausgangstransformator 15 ist zwischen die Ausgangsanschlüsse der Verstärkerelemente 12 und 13 und den Ausgangsanschluss 116 geschaltet.
Der Kondensator 16 ist zwischen den Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 12 und den Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 13 geschaltet.
Das durch das Verstärkerelement 12 verstärkte nicht invertierte Eingangssignal und das durch das Verstärkerelement 13 verstärkte invertierte Eingangssignal werden durch den Ausgangstransformator 15 und den Kondensator 16 einer Impedanztransformation unterzogen, während sie in Gegenphase gehalten werden. Mit anderen Worten, die Ausgangsimpedanz des Leistungsverstärkers 10A an der Ausgangsanschluss 116 wird durch den Ausgangstransformator 15 und den Kondensator 16 an die Eingangsimpedanz des Schalters 42 und der in 1 dargestellten Sendefilter 61T und 62T angepasst. Es ist zu beachten, dass ein kapazitives Element, das zwischen Masse und den Pfad, der die Ausgangsanschluss 116 und die Sekundärspule 15b verbindet, geschaltet ist, ebenfalls zur oben beschriebenen Impedanzanpassung beiträgt. Das oben beschriebene kapazitive Element kann in Reihe auf dem Pfad angeordnet sein, der den Ausgangsanschluss 116 und die Sekundärspule 15b verbindet, aber das oben beschriebene kapazitive Element muss nicht unbedingt enthalten sein.
Hier sind die Verstärkerelemente 11 bis 13, der Zwischentransformator 14 und der Kondensator 16 im Leistungsverstärker 10A enthalten. Die Verstärkerelemente 11 bis 13 und der Zwischentransformator 14 können integral als ein Chip oder auf der gleichen Platine ausgebildet sein. Im Gegensatz dazu benötigt der Ausgangstransformator 15 einen hohen Gütefaktor für ein Hochleistungs-Sendesignal und ist daher nicht integral mit z.B. den Verstärkerelementen 11 bis 13 und dem Zwischentransformator 14 ausgebildet. Mit anderen Worten: Von den Schaltungskomponenten, die in der Sendeverstärkerschaltung 10 enthalten sind, sind die Schaltungskomponenten mit Ausnahme des Ausgangstransformators 15 im Leistungsverstärker 10A enthalten.
Es ist zu beachten, dass das Verstärkerelement 11 und der Kondensator 16 nicht unbedingt im Leistungsverstärker 10A enthalten sein müssen.
Gemäß der Schaltungskonfiguration der Sendeverstärkerschaltung 10 arbeiten die Verstärkerelemente 12 und 13 gegenphasig. Dabei fließen Grundwellenströme von den Verstärkerelementen 12 und Verstärkerelement 13 gegenphasig, d.h. in entgegengesetzter Richtung. Dementsprechend fließt kein Grundwellenstrom in eine Erdungsleitung oder eine Stromversorgungsleitung, die sich im Wesentlichen in gleichem Abstand zu den Verstärkerelementen 12 und 13 befindet. In Anbetracht dessen ist der Zufluss von unnötigem Strom in die oben beschriebenen Leitungen vernachlässigbar. Somit kann eine Verringerung der Leistungsverstärkung, wie sie bei herkömmlichen Sendeverstärkerschaltungen auftritt, verhindert werden. Da außerdem das nicht invertierte Signal und das invertierte Signal, das durch die Verstärkerelemente 12 und 13 verstärkt wird, kombiniert werden, können Rauschkomponenten, die beiden Signalen gleichermaßen überlagert sind, ausgelöscht werden, und somit ist es möglich, Störwellen, wie z.B. harmonische Komponenten, zu reduzieren.
Es ist zu beachten, dass das Verstärkerelement 11 keine unentbehrliche Komponente für die Sendeverstärkerschaltung 10 ist. Das Element, das unsymmetrische Eingangssignale in nicht invertierte Eingangssignale und invertierte Eingangssignale umwandelt, ist nicht auf den Zwischentransformator 14 beschränkt. Der Kondensator 16 ist kein unverzichtbares Bauteil zur Durchführung der Impedanzanpassung.
Darüber hinaus hat die Sendeverstärkerschaltung 20, obwohl in den Figuren nicht dargestellt, eine Schaltungskonfiguration, die der in 2 dargestellten Schaltungskonfiguration der Sendeverstärkerschaltung 10 entspricht. Genauer gesagt umfasst die Sendeverstärkerschaltung 20 den Eingangsanschluss 125, den Ausgangsanschluss 126, das Verstärkerelement 21 (ein Vorstufen-Verstärkerelement), das Verstärkerelement 22 (ein fünftes Verstärkerelement), das Verstärkerelement 23 (ein sechstes Verstärkerelement), den Zwischentransformator (Transformator) 24, den Kondensator 26, und den Ausgangstransformator 25 (ein Balun). Die Verstärkerelemente 21 bis 23, der Zwischentransformator 24 und der Kondensator 26 sind im Leistungsverstärker 20A enthalten. Der Leistungsverstärker 20A ist ein Beispiel für einen zweiten Leistungsverstärker.
Der Zwischentransformator 24 enthält eine Primärspule 24a und eine Sekundärspule 24b.
Das Verstärkerelement 21 enthält einen Eingangsanschluss, der mit dem Eingangsanschluss 125 verbunden ist, und einen Ausgangsanschluss, der mit einem unsymmetrischen Anschluss des Zwischentransformators 24 verbunden ist. Einer der symmetrischen Anschlüsse des Zwischentransformators 24 ist mit einem Eingangsanschluss des Verstärkerelements 22 verbunden, und ein weiterer der symmetrischen Anschlüsse des Zwischentransformators 24 ist mit einem Eingangsanschluss des Verstärkerelements 23 verbunden.
Der Ausgangstransformator 25 ist ein Beispiel für einen zweiten Ausgangstransformator und umfasst eine Primärspule (eine dritte Spule) 25a und eine Sekundärspule (eine vierte Spule) 25b. Die Primärspule 25a ist mit einem Ende an einen Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 22 und mit dem anderen Ende an einen Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 23 angeschlossen. Außerdem wird dem Mittelpunkt der Primärspule 25a eine Vorspannung Vcc2 zugeführt. Die Sekundärspule 25b ist mit einem Ende an die Ausgangsanschluss 126 und mit dem anderen Ende an Masse angeschlossen. Mit anderen Worten: Der Ausgangstransformator 25 ist zwischen die Ausgangsanschlüsse der Verstärkerelemente 22 und 23 und den Ausgangsanschluss 126 geschaltet.
Der Kondensator 26 ist zwischen den Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 22 und den Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 23 geschaltet.
Hier sind die Verstärkerelemente 21 bis 23, der Zwischentransformator 24 und der Kondensator 26 im Leistungsverstärker 20A enthalten. Die Verstärkerelemente 21 bis 23 und der Zwischentransformator 14 können als ein Chip oder auf derselben Platine integriert sein. Im Gegensatz dazu ist z.B. der Ausgangstransformator 25 nicht einstückig mit den Verstärkerelementen 21 bis 23 und dem Zwischentransformator 24 ausgebildet.
Es ist zu beachten, dass das Verstärkerelement 21 und der Kondensator 26 nicht unbedingt im Leistungsverstärker 20A enthalten sein müssen.
Gemäß der Schaltungskonfiguration der Sendeverstärkerschaltung 20 ist es möglich, die Abnahme der Leistungsverstärkung zu verhindern, die bei herkömmlichen Sendeverstärkerschaltungen auftritt. Da außerdem das nicht invertierte Signal und das invertierte Signal, die durch die Verstärkerelemente 22 und 23 verstärkt werden, kombiniert werden, können Rauschkomponenten, die beiden Signalen gleichermaßen überlagert sind, ausgelöscht werden, und somit ist es möglich, Störwellen, wie z.B. harmonische Komponenten, zu reduzieren.
Es ist zu beachten, dass das Verstärkerelement 21 keine unentbehrliche Komponente für die Sendeverstärkerschaltung 20 ist. Das Element, das unsymmetrische Eingangssignale in nicht invertierte Eingangssignale und invertierte Eingangssignale umwandelt, ist nicht auf den Zwischentransformator 24 beschränkt. Der Kondensator 26 ist kein unverzichtbares Bauteil zur Durchführung der Impedanzanpassung.
Zu den Verstärkerelementen 11 bis 13 und 21 bis 23 und dem rauscharmen Verstärker 30 gehören z.B. ein Feldeffekttransistor (FET), ein Hetero-Junction-Bipolartransistor (HBT) usw., die einen Si-Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) oder GaAs als Material enthalten.
Es sollte beachtet werden, dass die Sendeverstärkerschaltung 10 nicht notwendigerweise einen Leistungsdifferenzverstärker 10A enthalten muss und ein Verstärker sein kann, der ein sogenanntes einseitiges Verstärkerelement enthält, das ein unsymmetrisches Signal als Eingangssignal empfängt und ein unsymmetrisches Signal als Ausgangssignal ausgibt. Darüber hinaus muss die Sendeverstärkerschaltung 20 nicht notwendigerweise einen Leistungsdifferenzverstärker 20A enthalten und kann ein Verstärker sein, der ein sogenanntes einseitiges Verstärkerelement enthält, das ein unsymmetrisches Signal als Eingangssignal empfängt und ein unsymmetrisches Signal als Ausgangssignal ausgibt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel des Hochfrequenzmoduls 1 verstärkt die Sendeverstärkerschaltung 10 die Sendesignale der Kommunikationsbänder A und B, und die Sendeverstärkerschaltung 20 verstärkt die Sendesignale des Kommunikationsbandes C. Mit anderen Worten, die Verstärkungsleistung jeder der Sendeverstärkerschaltungen 10 und 20 ist in einem bestimmten Frequenzband (Kommunikationsband) optimiert, und daher muss das Hochfrequenzmodul 1 mehrere Sendeverstärkerschaltungen enthalten, die die jeweiligen Frequenzbänder (Kommunikationsbänder) unterstützen. Ein Leistungsverstärker, der in einer Sendeverstärkerschaltung enthalten ist, ist von den elektronischen Komponenten im Hochfrequenzmodul 1 eine Komponente, die eine große Wärmemenge erzeugt. Wenn die Anzahl der in einem Hochfrequenzmodul enthaltenen Leistungsverstärker mit der Entwicklung von Multiband-Technologien zunimmt, steigt dementsprechend auch die von den Leistungsverstärkern erzeugte Wärmemenge, was zu einer Verschlechterung der Leistung des Hochfrequenzmoduls führen kann.
Vor diesem Hintergrund wird im Folgenden die Konfiguration eines kleinen Hochfrequenzmoduls 1 beschrieben, das Multiband-Technologien unterstützt und über verbesserte Wärmeableitungseigenschaften verfügt.
3A zeigt schematische eine Draufsicht auf eine Konfiguration des Hochfrequenzmoduls 1A gemäß einem Arbeitsbeispiel der Ausführungsform zeigt. 3B zeigt schematische einen ersten Querschnitt der Konfiguration des Hochfrequenzmoduls 1A gemäß dem Ausführungsbeispiel. Genauer gesagt ist 3B eine Querschnittsansicht entlang der Linie IIIB-IIIB von 3A. 3C zeigt schematische einen zweiten Querschnitt der Konfiguration des Hochfrequenzmoduls 1A gemäß dem Ausführungsbeispiel. Genauer gesagt ist 3C eine Querschnittsansicht entlang der Linie IIIC-IIIC von 3A. Es ist zu beachten, dass (a) in 3A ein Layout der Schaltungselemente zeigt, wenn von den Hauptflächen 91a und 91b, die sich auf gegenüberliegenden Seiten der Modulplatine 91 befinden, die Hauptfläche 91a von der positiven Seite der z-Achse aus betrachtet wird. Währenddessen zeigt (b) in 3A eine perspektivische Ansicht des Layouts der Schaltungselemente, wenn die Hauptfläche 91b von der positiven Seite der z-Achse aus betrachtet wird.
Das Hochfrequenzmodul 1A gemäß dem Ausführungsbeispiel veranschaulicht konkret die Anordnungskonfiguration der jeweiligen Schaltungselemente, die im Hochfrequenzmodul 1 gemäß der Ausführungsform enthalten sind.
Wie in 3A, 3B und 3C dargestellt, umfasst das Hochfrequenzmodul 1A gemäß dem vorliegenden Arbeitsbeispiel zusätzlich zu der in 1 dargestellten Schaltungskonfiguration die Modulplatine 91, die Harzkomponenten 92 und 93 sowie die Außenanschlüsse 150.
Die Modulplatine 91 ist eine Platine, die eine Hauptfläche 91a (eine erste Hauptfläche) und eine Hauptfläche 91b (eine zweite Hauptfläche) auf ihren gegenüberliegenden Seiten aufweist, und auf der die oben beschriebene Sendeschaltung und die oben beschriebene Empfangsschaltung montiert sind. Als Modulplatine 91 wird beispielsweise eine LTCC-Platine (Low Temperature Co-fired Ceramic) mit einer gestapelten Struktur, die mehrere dielektrische Schichten enthält, eine HTCC-Platine (High Temperature Co-fired Ceramic), eine Platine mit eingebauten Komponenten, eine Platine mit einer Umverteilungsschicht (RDL) oder eine gedruckte Platine oder ähnliches verwendet.
Die Harzkomponente 92 ist auf der Hauptfläche 91a der Modulplatine 91 angeordnet und bedeckt einen Teil der oben beschriebenen Sendeschaltung, einen Teil der oben beschriebenen Empfangsschaltung und die Hauptfläche 91a der Modulplatine 91. Die Harzkomponente 92 hat die Funktion, die Zuverlässigkeit, wie z.B. die mechanische Festigkeit und die Feuchtigkeitsbeständigkeit, der in der oben beschriebenen Sendeschaltung und der oben beschriebenen Empfangsschaltung enthaltenen Schaltungselemente zu gewährleisten. Die Harzkomponente 93 ist auf der Hauptfläche 91b der Modulplatine 91 angeordnet und bedeckt einen Teil der oben beschriebenen Sendeschaltung, einen Teil der oben beschriebenen Empfangsschaltung und die Hauptfläche 91b der Modulplatine 91. Die Harzkomponente 93 hat die Funktion, die Zuverlässigkeit, wie z.B. die mechanische Festigkeit und die Feuchtigkeitsbeständigkeit, der in der oben beschriebenen Sendeschaltung und der oben beschriebenen Empfangsschaltung enthaltenen Schaltungselemente zu gewährleisten. Es ist zu beachten, dass die Harzkomponenten 92 und 93 optionale und somit nicht unerlässliche Komponenten für das Hochfrequenzmodul gemäß der Erfindung sind.
Wie in 3A, 3B und 3C dargestellt, sind im Hochfrequenzmodul 1A gemäß dem vorliegenden Arbeitsbeispiel die Leistungsverstärker 10A und 20A, die Ausgangstransformatoren 15 und 25, die Duplexer 61, 62 und 63 sowie die Anpassungsschaltungen 51, 52, 53 und 54 auf der Hauptfläche 91a (einer ersten Hauptfläche) der Modulkarte 91 angeordnet. Die PA-Steuerschaltung 80, der rauscharme Verstärker 30, die Schalter 41, 42, 43 und 44 sind auf der Hauptfläche 91b (einer zweiten Hauptfläche) der Modulplatine 91 angeordnet.
Es sollte beachtet werden, dass, obwohl in 3A nicht dargestellt, Leitungen, die in den in 1 dargestellten Sendepfaden AT, BT und CT und Empfangspfaden AR, BR und CR enthalten sind, innerhalb der Modulplatine 91 und auf den Hauptflächen 91a und 91b vorgesehen sind. Darüber hinaus kann jede der oben beschriebenen Leitungen ein Bonddraht sein, dessen Enden mit den Hauptflächen 91a und 91b und einem der im Hochfrequenzmodul 1A enthaltenen Schaltungselemente verbunden sind, oder sie kann ein Anschluss, eine Elektrode oder eine Leitung sein, die auf einer Oberfläche eines der im Hochfrequenzmodul 1A enthaltenen Schaltungselemente angeordnet ist.
Im vorliegenden Arbeitsbeispiel sind die Leistungsverstärker 10A und 20A auf der Hauptfläche 91a (der ersten Hauptfläche) angeordnet. Der Leistungsverstärker 10A ist ein Beispiel für einen ersten Leistungsverstärker, der ein Sendesignal eines ersten Frequenzbandes verstärkt, das die Kommunikationsbänder A und B enthält. Der Leistungsverstärker 20A ist ein Beispiel für einen zweiten Leistungsverstärker, der ein Sendesignal eines zweiten Frequenzbandes verstärkt, das das Kommunikationsband C enthält. Gemäß dem vorliegenden Arbeitsbeispiel kann das erste Frequenzband (Kommunikationsbänder A und B) niedriger als das zweite Frequenzband (Kommunikationsband C) sein. Alternativ dazu kann das erste Frequenzband (Kommunikationsbänder A und B) höher sein als das zweite Frequenzband (Kommunikationsband C).
Mehrere Außenanschlüsse 150 sind auf der Hauptfläche 91b (der zweiten Hauptfläche) der Modulplatine 91 angeordnet. Das Hochfrequenzmodul 1A tauscht elektrische Signale mit einer Hauptplatine, die auf der negativen Seite der z-Achse des Hochfrequenzmoduls 1A angeordnet ist, über die mehreren Außenanschlüsse 150 aus. Wie in Bild (b) in 3A dargestellt, umfassen die mehreren Außenanschlüsse den Antennenanschluss 100, die Sendeeingangsanschlüsse 111, 112, 121 und 122, den Empfangsausgangsanschluss 130, und den Steuersignalanschluss 140. Darüber hinaus sind einer oder mehrere der mehreren Außenanschlüsse 150 auf das Erdungspotential der Hauptplatine gelegt.
Wie in 3A, 3B und 3C dargestellt, umfasst das Hochfrequenzmodul 1A außerdem die Durchgangsleiter 95V und 96V. Die Durchgangsleiter 95V sind jeweils ein Beispiel für einen ersten Durchgangsleiter und sind innerhalb der Modulplatine 91 vorgesehen, um die Hauptfläche 91a und die Hauptfläche 91b zu verbinden. Die Durchgangsleiter 96V sind jeweils ein Beispiel für einen zweiten Durchgangsleiter und sind innerhalb der Modulplatine 91 vorgesehen, um die Hauptfläche 91a und die Hauptfläche 91b zu verbinden.
Wie in 3A dargestellt, sind die Durchgangsleiter 95V und der Durchgangsleiter 96V im Inneren der Modulplatine 91 voneinander beabstandet.
Wie in 3B dargestellt, ist eines der Enden des Durchgangsleiters 95V an der Hauptfläche 91a mit einer Erdungselektrode 10g (einer ersten Erdungselektrode) des Leistungsverstärkers 10A verbunden, und ein verbleibendes Ende des Durchgangsleiters 95V ist an der Hauptfläche 91b mit einem Außenanschluss 150g1 (einem ersten Außenanschluss) verbunden, der von den mehreren Außenanschlüssen 150 auf ein Erdungspotential gesetzt ist.
Wie in 3C dargestellt, ist eines der Enden des Durchgangsleiters 96V an der Hauptfläche 91a mit einer Erdungselektrode 20g (einer zweiten Erdungselektrode) des Leistungsverstärkers 20A verbunden, und ein verbleibendes Ende des Durchgangsleiters 96V ist an der Hauptfläche 91b mit einem Außenanschluss 150g2 (einem zweiten Außenanschluss) verbunden, der von den mehreren Außenanschlüssen 150 auf Erdungspotential gesetzt ist.
Jeder der Durchgangsleiter 95V und 96V durchdringt die Modulplatine 91 in der Richtung senkrecht zu den Hauptflächen 91a und 91b.
Die Leistungsverstärker 10A und 20A sind von den Schaltungskomponenten im Hochfrequenzmodul 1A Komponenten, die eine große Wärmemenge erzeugen. Um die Wärmeableitungseigenschaften des Hochfrequenzmoduls 1A zu verbessern, ist es wichtig, die von den Leistungsverstärkern 10A und 20A erzeugte Wärme über einen Wärmeableitungspfad mit geringem Wärmewiderstand an die Hauptplatine abzuleiten. Wenn die Leistungsverstärker 10A und 20A auf der Hauptfläche 91 b montiert sind, sind die mit den Leistungsverstärkern 10A und 20A verbundenen Elektrodenleitungen auf der Hauptfläche 91b angeordnet. Aus diesem Grund ist ein Wärmeableitungspfad, der nur durch ein planares Linienmuster (entlang der Richtung der xy-Ebene) auf der Hauptfläche 91b verläuft, als Wärmeableitungspfad enthalten. Das oben beschriebene planare Linienmuster wird mit einer Metalldünnschicht gebildet und hat daher einen großen Wärmewiderstand. Wenn die Leistungsverstärker 10A und 20A auf der Hauptfläche 91b angeordnet sind, wird die Wärmeableitungseigenschaft aus diesem Grund verschlechtert.
Im Gegensatz dazu enthält das Hochfrequenzmodul 1A gemäß dem vorliegenden Arbeitsbeispiel ferner einen Durchgangsleiter 95V zur Wärmeableitung, der auf der Hauptfläche 91a mit der Erdungselektrode 10g des Leistungsverstärkers 10A verbunden ist und der sich von der Hauptfläche 91a zur Hauptfläche 91b erstreckt, wie in 3B dargestellt. Wie in 3C dargestellt, umfasst das Hochfrequenzmodul 1A gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel außerdem einen Durchgangsleiter 96V zur Wärmeableitung, der auf der Hauptfläche 91a mit der Erdungselektrode 20g des Leistungsverstärkers 20A verbunden ist und sich von der Hauptfläche 91 a zur Hauptfläche 91b erstreckt, wie in 3C dargestellt. Außerdem ist der Durchgangsleiter 95V auf der Hauptfläche 91b mit dem Außenanschluss 150g1 verbunden, der auf Erdungspotential liegt, und der Durchgangsleiter 96V ist auf der Hauptfläche 91b mit dem Außenanschluss 150g2 verbunden, der auf Erdungspotential liegt. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, den Leistungsverstärker 10A und den Außenanschluss 150g1 über den Durchgangsleiter 95V zur Wärmeableitung zu verbinden, und den Leistungsverstärker 20A und den Außenanschluss 150g2 über den Durchgangsleiter 96V zur Wärmeableitung zu verbinden. Dadurch ist es möglich, unter den Leitungen in der Modulplatine 91 als Wärmeableitungspfade für die Leistungsverstärker 10A und 20A einen Wärmeableitungspfad auszuschließen, der nur durch ein planares Leitungsmuster entlang der Richtung der xy-Ebene verläuft, das einen großen thermischen Widerstand aufweist. Da außerdem der Durchgangsleiter 95V und der Durchgangsleiter 96V in der Modulplatine 91 voneinander beabstandet sind, kann ein Wärmeaustausch zwischen dem Leistungsverstärker 10A und dem Leistungsverstärker 20A unterbunden werden. Wenn der Durchgangsleiter 95V und der Durchgangsleiter 96V innerhalb der Modulplatine 91 miteinander verbunden sind, fließt Wärme durch die Durchgangsleiter 95V und 96V von einem der beiden Leistungsverstärker, der eine größere Wärmemenge erzeugt, in den anderen der Leistungsverstärker, der eine kleinere Wärmemenge erzeugt. Dies würde zu einer Verschlechterung der Verstärkerleistung des Leistungsverstärkers führen, der eine geringere Wärmemenge erzeugt. Die Durchgangsleiter 95V und 96V durchdringen die Modulplatine 91 in der Richtung senkrecht zu den Hauptflächen 91a und 91b und haben daher einen deutlich geringeren thermischen Widerstand. Dementsprechend ist es mit den Durchgangsleitern 95V und 96V möglich, die vom Leistungsverstärker 10A erzeugte Wärme und die vom Leistungsverstärker 20A erzeugte Wärme über einen unabhängigen Wärmeableitungspfad zur Außenseite des Hochfrequenzmoduls 1A effizient abzuleiten. Somit ist es möglich, ein Hochfrequenzmodul 1A bereitzustellen, das eine verbesserte Wärmeableitungseigenschaft zur Ableitung von Wärme von den Leistungsverstärkern 10A und 20A zur Hauptplatine aufweist, während die Wärmeübertragung zwischen den Leistungsverstärkern innerhalb des Moduls reduziert wird.
Es ist zu beachten, dass in Bezug auf die Durchgangsleiter 95A und 96V im vorliegenden Arbeitsbeispiel der Durchgangsleiter, der die Modulplatine 91 in einer Normalrichtung durchdringt, die eine Richtung senkrecht zu den Hauptflächen 91a und 91 b ist, sich nicht nur auf einen einzelnen Leiter mit einer säulenförmigen oder prismatischen Säulenform bezieht, der sich entlang der oben beschriebenen Normalrichtung befindet, sondern auch auf einen Durchgangsleiter mit einer unten beschriebenen Form.
4 ist zeigt schematisch einen Querschnitt einer Konfiguration des Durchgangsleiters 95V eines Hochfrequenzmoduls gemäß einer Variante 1. Die Figur zeigt den Leistungsverstärker 10A, der in dem Hochfrequenzmodul gemäß Variante 1 enthalten ist, und einen Teil der Modulplatine 91. Wie in der Figur dargestellt, umfasst der Durchgangsleiter 95V gemäß der vorliegenden Variante mehrere säulenförmige Leiter 95V1, 95V2 und 95V3, die sich jeweils in einer Normalenrichtung erstrecken, die eine Richtung senkrecht zu den Hauptflächen 91a und 91b ist, wobei die mehreren säulenförmigen Leiter 95V1, 95V2 und 95V3 in der Normalenrichtung kaskadiert sind. In einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 hat der Durchgangsleiter 95V gemäß der vorliegenden Variante einen Bereich Ac, der jeden der mehreren säulenförmigen Leiter 95V1, 95V2 und 95V3 überlappt. Mit anderen Worten: Der Durchgangsleiter 95V, der den oben beschriebenen Bereich Ac aufweist, ist auch in dem Durchgangsleiter enthalten, der die Modulplatine 91 in Normalrichtung durchdringt.
Da der Durchgangsleiter 95V gemäß der oben beschriebenen Variante den Bereich Ac aufweist, ist es möglich, einen signifikant niedrigen thermischen Widerstand zu erreichen. Dadurch ist es möglich, die vom Leistungsverstärker 10A erzeugte Wärme effizient an die Außenseite des Hochfrequenzmoduls 1A abzuleiten.
Es ist zu beachten, dass es ausreichend ist, wenn mindestens ein säulenförmiger Leiter in der Durchgangsleitung 95V gemäß dem vorliegenden Arbeitsbeispiel enthalten ist.
Darüber hinaus kann der an den Leistungsverstärker 20A angeschlossene Durchgangsleiter 96V eine Konfiguration aufweisen, die der Konfiguration des Durchgangsleiters 95V gemäß Variante 1 entspricht.
Es sollte beachtet werden, dass, wenn das erste Frequenzband (Kommunikationsbänder A und B) niedriger ist als das zweite Frequenzband (Kommunikationsband C), der Leistungsverstärker 20A, der ein Sendesignal des zweiten Frequenzbandes (Kommunikationsband C) verstärkt, dazu neigt, eine größere Wärmemenge zu erzeugen als der Leistungsverstärker 10A, der ein Sendesignal des ersten Frequenzbandes (Kommunikationsbänder A und B) verstärkt. In diesem Fall kann der mit dem Leistungsverstärker 20A verbundene Durchgangsleiter 96V ein einzelner Leiter mit einer säulenartigen oder prismatischen Säulenform sein, der entlang der Richtung senkrecht zu den Hauptflächen 91a und 91b angeordnet ist, und der mit dem Leistungsverstärker 10A verbundene Durchgangsleiter 95V kann ein Durchgangsleiter 95V gemäß Variante 1 sein. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, den Wärmewiderstand des Wärmeableitungspfades des Leistungsverstärkers 20A zu reduzieren, der dazu neigt, eine große Wärmemenge zu erzeugen. Dadurch ist es möglich, eine effiziente und ausgeglichene Wärmeableitung zwischen den beiden Leistungsverstärkern 10A und 20A zu erreichen.
Außerdem kann, wie in (a) von 3A dargestellt, bei dem Hochfrequenzmodul 1A gemäß dem Ausführungsbeispiel in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 der Bereich, in dem der Durchgangsleiter 95V vorgesehen ist, innerhalb des Bereichs liegen, in dem die Erdungselektrode 10g auf der Hauptfläche 91a vorgesehen ist, und der Bereich, in dem der Durchgangsleiter 96V vorgesehen ist, kann innerhalb des Bereichs liegen, in dem die Erdungselektrode 20g auf der Hauptfläche 91a vorgesehen ist. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, den Bereich zu maximieren, in dem die Erdungselektrode 10g des Leistungsverstärkers 10A und der Durchgangsleiter 95V miteinander in Kontakt sind, und somit kann der thermische Widerstand an der Verbindungsschnittstelle reduziert werden. Außerdem ist es möglich, hohe Wärmeableitungseigenschaften für die Ableitung von Wärme vom Leistungsverstärker 10A und 20A zur Hauptplatine beizubehalten.
Darüber hinaus die können Leistungsverstärker 10A und Leistungsverstärker 20A in einem einzigen ersten Halbleiter-IC enthalten sein. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, die vom Leistungsverstärker 10A erzeugte Wärme und die vom Leistungsverstärker 20A erzeugte Wärme jeweils über separate Wärmeableitungspfade zur Außenseite des Hochfrequenzmoduls 1A effizient abzuleiten und gleichzeitig die Größe der Sendeverstärkerschaltung zu reduzieren.
Darüber hinaus kann der Leistungsverstärker 10A mehrere erste Verstärkerelemente enthalten, die miteinander kaskadiert sind. In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die mit dem Durchgangsleiter 95V verbundene Erdungselektrode 10g mit einem der mehreren ersten Verstärkerelemente verbunden ist, das sich in der letzten Stufe der oben beschriebenen mehreren ersten Verstärkerelemente befindet. Da der Durchgangsleiter 95V mit dem ersten Verstärkerelement verbunden ist, das sich in der letzten Stufe befindet, die von den oben beschriebenen mehreren ersten Verstärkerelementen die größte Wärmemenge erzeugt, ist es bei dieser Konfiguration möglich, die vom Leistungsverstärker 10A erzeugte Wärme effizient vom Hochfrequenzmodul 1A abzuleiten.
Darüber hinaus kann der Leistungsverstärker 20A mehrere zweite Verstärkerelemente enthalten, die miteinander kaskadiert sind. In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die mit dem Durchgangsleiter 96V verbundene Erdungselektrode 20g mit einem der mehreren zweiten Verstärkerelemente verbunden ist, das sich in der letzten Stufe der oben beschriebenen mehreren zweiten Verstärkerelemente befindet. Da der Durchgangsleiter 96V mit dem zweiten Verstärkerelement verbunden ist, das sich in der letzten Stufe befindet, die von den oben beschriebenen mehreren zweiten Verstärkerelementen die größte Wärmemenge erzeugt, ist es bei dieser Konfiguration möglich, die vom Leistungsverstärker 20A erzeugte Wärme effizient vom Hochfrequenzmodul 1A abzuleiten.
Darüber hinaus ist im Hochfrequenzmodul 1A gemäß dem vorliegenden Arbeitsbeispiel die PA-Steuerschaltung 80 auf der Hauptfläche 91b (der zweiten Hauptfläche) angebracht. Gemäß dieser Konfiguration sind die Leistungsverstärker 10A und 20A und die PA-Steuerschaltung 80, die die Leistungsverstärker 10A und 20A steuert, auf verschiedenen Oberflächen der Modulplatine 91 angebracht, und somit ist es möglich, das Hochfrequenzmodul 1A zu miniaturisieren. Da die PA-Steuerschaltung 80, die digitale Steuersignale ein- und ausgibt, und die Leistungsverstärker 10A und 20A auf der dazwischen liegenden Modulplatine 91 angeordnet sind, kann außerdem verhindert werden, dass die Leistungsverstärker 10A und 20A durch digitales Rauschen beeinträchtigt werden. Dadurch ist es möglich, die Verschlechterung der Signalqualität der von den Leistungsverstärkern 10A und 20A ausgegebenen Hochfrequenzsignale zu reduzieren.
Darüber hinaus ist im Hochfrequenzmodul 1A gemäß dem vorliegenden Arbeitsbeispiel der Schalter 42 auf der Hauptfläche 91b (der zweiten Hauptfläche) montiert. Gemäß dieser Konfiguration sind die Leistungsverstärker 10A und 20A und der Schalter 42, durch den die Ausgangssignale der Leistungsverstärker 10A und 20A hindurchgehen, auf verschiedenen Oberflächen der Modulplatine 91 angebracht, und somit ist es möglich, das Hochfrequenzmodul 1A zu miniaturisieren. Außerdem sind der Schalter 42, bei dem eine Off-Kapazität zwischen dem gemeinsamen Anschluss und einem nicht geschalteten Auswahlanschluss vorhanden ist, und die Leistungsverstärker 10A und 20A mit der dazwischen angeordneten Modulplatine 91 angeordnet. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, zu verhindern, dass Sendesignale, die von den Leistungsverstärkern 10A und 20A ausgegeben werden, über die Off-Kapazität zu einem nicht angeschlossenen Sendepfad oder einem nicht angeschlossenen Empfangspfad lecken. Dadurch ist es möglich, die Verschlechterung der Signalqualität der von den Leistungsverstärkern 10A und 20A ausgegebenen Hochfrequenzsignale zu reduzieren.
Darüber hinaus ist im Hochfrequenzmodul 1A gemäß dem vorliegenden Arbeitsbeispiel der Schalter 41 auf der Hauptfläche 91b (der zweiten Hauptfläche) montiert. Gemäß dieser Konfiguration sind die Leistungsverstärker 10A und 20A und der Schalter 41, durch den die Eingangssignale der Leistungsverstärker 10A und 20A hindurchgehen, auf verschiedenen Oberflächen der Modulplatine 91 montiert, und somit ist es möglich, das Hochfrequenzmodul 1A zu miniaturisieren.
Außerdem sind der Schalter 41, bei dem eine Off-Kapazität zwischen dem gemeinsamen Anschluss und einem nicht angeschlossenen Auswahlanschluss vorhanden ist, und die Leistungsverstärker 10A und 20A mit der dazwischen angeordneten Modulplatine 91 angeordnet. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, zu verhindern, dass ein über den Sendeeingangsanschluss eingegebenes Sendesignal über die oben beschriebene Off-Kapazität zu dem nicht angeschlossenen Leistungsverstärker durchdringt. Dadurch ist es möglich, die Verschlechterung der Signalqualität der von den Leistungsverstärkern 10A und 20A ausgegebenen Hochfrequenzsignale zu reduzieren.
Darüber hinaus können im Hochfrequenzmodul 1A gemäß dem vorliegenden Arbeitsbeispiel die PA-Steuerschaltung 80 und die Schalter 41 und 42 in einem einzigen Halbleiter-IC 70 enthalten sein, und der Halbleiter-IC 70 kann auf der Hauptfläche 91b angeordnet sein. Gemäß dieser Konfiguration befinden sich die PA-Steuerschaltung 80, der Schalter 41 und der Schalter 42, die mit den Sendeverstärkerschaltungen 10 und 20 verbunden sind, in unmittelbarer Nähe zueinander, und somit ist es möglich, das Hochfrequenzmodul 1A zu miniaturisieren. Da außerdem die Steuerleitung, die die PA-Steuerschaltung 80 und den Schalter 41 verbindet, und die Steuerleitung, die die PA-Steuerschaltung 80 und den Schalter 42 verbindet, verkürzt werden können, ist es möglich, die Rauschentwicklung der Steuerleitungen zu verhindern. Es ist zu beachten, dass der Halbleiter-IC 70 nicht notwendigerweise mindestens einen der Schalter 41 oder 42 enthalten muss.
Außerdem ist es, wie in 3A dargestellt, wünschenswert, dass der Halbleiter-IC 70 den Leistungsverstärker 10A oder den Leistungsverstärker 20A in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 nicht überlappt. Gemäß dieser Konfiguration befindet sich der Halbleiter-IC 70 nicht in einem Bereich auf der Hauptfläche 91b, der einem Verlustpfad der Leistungsverstärker 10A und 20A entspricht, und somit ist es möglich, eine Verschlechterung der Eigenschaften der PA-Steuerschaltung 80 und der Schalter 41 und 42 aufgrund der von den Leistungsverstärkern 10A und 20A erzeugten Wärme zu verhindern.
Darüber hinaus ist im Hochfrequenzmodul 1A gemäß dem vorliegenden Arbeitsbeispiel der rauscharme Verstärker 30 auf der Hauptfläche 91b (der zweiten Hauptfläche) angeordnet. Hier sind in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 zwischen dem Halbleiter-IC 70 und dem rauscharmen Verstärker 30 Außenanschlüsse 150 angeordnet, die auf Erdungspotential gelegt sind. Gemäß dieser Konfiguration sind mehrere Außenanschlüsse 150, die als Erdungselektroden verwendet werden, zwischen dem rauscharmen Verstärker 30, der die Empfangsempfindlichkeit der Empfangsschaltung wesentlich beeinflusst, und der PA-Steuerschaltung 80, die digitale Steuersignale ein- und ausgibt, angeordnet. Dementsprechend ist es möglich, eine Verschlechterung der Empfangsempfindlichkeit aufgrund von digitalem Rauschen zu verhindern. Darüber hinaus sind die Leistungsverstärker 10A und 20A, die die Sendesignale verstärken, und der rauscharme Verstärker 30, der die Empfangssignale verstärkt, separat auf verschiedenen Oberflächen der Modulplatine 91 angeordnet, wodurch die Isolierung zwischen der Sende- und der Empfangsseite verbessert werden kann.
Im Hochfrequenzmodul 1A gemäß dem vorliegenden Arbeitsbeispiel sind der rauscharme Verstärker 30 und die Schalter 43 und 44 in einem einzigen Halbleiter-IC 75 enthalten, und der einzelne Halbleiter-IC 75 ist auf der Hauptfläche 91 b angeordnet. Gemäß dieser Konfiguration befinden sich der rauscharme Verstärker 30, der Schalter 43 und der Schalter 44, die auf dem Empfangspfad angeordnet sind, in unmittelbarer Nähe zueinander, und somit ist es möglich, das Hochfrequenzmodul 1A zu miniaturisieren. Es sollte beachtet werden, dass der Halbleiter-IC 75 nicht notwendigerweise mindestens einen von Schalter 43 oder Schalter 44 enthält.
Es sollte beachtet werden, dass, obwohl die Ausgangstransformatoren 15 und 25, die Duplexer 61 bis 63 und die Anpassungsschaltungen 51 bis 54 im Hochfrequenzmodul 1A gemäß dem vorliegenden Arbeitsbeispiel auf der Hauptfläche 91a (der ersten Hauptfläche) montiert sind, die Ausgangstransformatoren 15 und 25, die Duplexer 61 bis 63 und die Anpassungsschaltungen 51 bis 54 auf der Hauptfläche 91b (der zweiten Hauptfläche) montiert sein können. Außerdem können, obwohl die PA-Steuerschaltung 80, der rauscharme Verstärker 30 und die Schalter 41 bis 44 auf der Hauptfläche 91b (der zweiten Hauptfläche) im Hochfrequenzmodul 1A gemäß dem vorliegenden Arbeitsbeispiel montiert sind, die PA-Steuerschaltung 80, der rauscharme Verstärker 30 und die Schalter 41 bis 44 auf der Hauptfläche 91a (der ersten Hauptfläche) montiert werden.
Es ist wünschenswert, dass die Modulplatine 91 einen mehrschichtigen Aufbau hat, bei dem mehrere dielektrische Schichten laminiert sind, und dass ein Masseelektrodenmuster in mindestens einer der mehreren dielektrischen Schichten ausgebildet ist. Gemäß dieser Konfiguration wird die elektromagnetische Feldabschirmungsfunktion der Modulplatine 91 verbessert.
Darüber hinaus können im Hochfrequenzmodul 1A gemäß dem vorliegenden Arbeitsbeispiel die Ausgangstransformatoren 15 und 25, obwohl sie auf der Hauptfläche 91a angeordnet sind, auf der Hauptfläche 91b angeordnet sein oder im Inneren der Modulplatine 91 vorgesehen sein. Wenn die Ausgangstransformatoren 15 und 25 im Inneren der Modulplatine 91 vorgesehen sind, sind die in den Ausgangstransformatoren 15 und 25 enthaltenen Induktoren planare Spulen, die z.B. durch elektrische Leitungsmuster der Modulplatine 91 realisiert sind. Bei einer solchen Anordnungskonfiguration der Ausgangstransformatoren 15 und 25 ist es wünschenswert, dass die Leistungsverstärker 10A und 20A in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 weder den Ausgangstransformator 15 noch den Ausgangstransformator 25 überlappen.
Die Ausgangstransformatoren 15 und 25 benötigen jeweils einen hohen Gütefaktor für ein leistungsstarkes Sendesignal. Dementsprechend ist es wünschenswert, eine Änderung der von den Ausgangstransformatoren 15 und 25 gebildeten Magnetfelder zu vermeiden, die dadurch entsteht, dass sich die Leistungsverstärker 10A und 20A in der Nähe der Ausgangstransformatoren 15 und 25 befinden. Die Leistungsverstärker 10A und 20A sind nicht in dem oben beschriebenen Bereich angeordnet, in dem sich die Leistungsverstärker 10A und 20A mit den Ausgangstransformatoren 15 und 25 überlappen würden, und so ist es möglich, einen hohen Gütefaktor jeder der in den Ausgangstransformatoren 15 und 25 enthaltenen Induktoren beizubehalten.
Es ist zu beachten, dass die Außenanschlüsse 150 säulenförmige Elektroden sein können, die die Harzkomponente 93 entlang der z-Achse durchdringen, wie in 3A bis 3C dargestellt, oder Höckerelektroden 160 sein können, die auf der Hauptfläche 91b vorgesehen sind, wie im Hochfrequenzmodul 1B gemäß Variante 2, wie in 5 dargestellt. In diesem Fall muss die Harzkomponente 93 nicht auf der Hauptfläche 91b vorgesehen sein.
Wie oben beschrieben, umfasst das Hochfrequenzmodul 1 gemäß der Ausführungsform eine Modulplatine 91 mit einer Hauptfläche 91a und einer Hauptfläche 91b auf gegenüberliegenden Seiten der Modulplatine 91, einen Leistungsverstärker 10A, der auf der Hauptfläche 91a angeordnet und so konfiguriert ist, dass er ein Sendesignal eines ersten Frequenzbandes verstärkt, einen Leistungsverstärker 20A, der auf der Hauptfläche 91a angeordnet und so konfiguriert ist, dass er ein Sendesignal eines zweiten Frequenzbandes, das sich von dem ersten Frequenzband unterscheidet, verstärkt, mehrere Außenanschlüsse 150, die auf der Hauptfläche 91b angeordnet sind, und Durchgangsleiter 95V und 96V, die in der Modulplatine 91 vorgesehen sind und jeweils die Hauptfläche 91a und die Hauptfläche 91b verbinden. Bei dem Hochfrequenzmodul 1 gemäß der Ausführungsform sind die Durchgangsleiter 95V und 96V in der Modulplatine 91 voneinander beabstandet. Eines der Enden des Durchgangsleiters 95V ist auf der Hauptfläche 91a mit der Masseelektrode 10g des Leistungsverstärkers 10A verbunden und ein verbleibendes Ende des Durchgangsleiters 95V ist auf der Hauptfläche 91b mit dem Außenanschluss 150g1 verbunden, der auf Erdungspotential gelegt ist. Eines der Enden des Durchgangsleiters 96V ist auf der Hauptfläche 91a mit der Erdungselektrode 20g des Leistungsverstärkers 20A verbunden und ein verbleibendes der Enden des Durchgangsleiters 96V ist auf der Hauptfläche 91b mit dem auf Erdungspotential gelegten Außenanschluss 150g2 verbunden. Die Durchgangsleiter 95V und 96V durchdringen jeweils die Modulplatine 91 in einer Richtung senkrecht zu den Hauptflächen 91a und 91b. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, den Leistungsverstärker 10A und den Außenanschluss 150g1 über den Leiter 95V und den Leistungsverstärker 20A und den Außenanschluss 150g2 über den Leiter 96V zu verbinden. Dadurch ist es möglich, in der Modulplatine 91 auszuschließen, dass Wärme von den Leistungsverstärkern 10A und 20A nur durch das planare Leitungsmuster entlang der Richtung der xy-Ebene, das einen großen thermischen Widerstand aufweist, abgeleitet wird. Da außerdem die Durchgangsleiter 95V und die Durchgangsleiter 96V in der Modulplatine 91 voneinander beabstandet sind, kann der Wärmeaustausch zwischen dem Leistungsverstärker 10A und dem Leistungsverstärker 20A unterbunden werden. Die Durchgangsleiter 95V und 96V durchdringen die Modulplatine 91 in einer Richtung senkrecht zu den Hauptflächen 91a und 91b und haben daher einen deutlich geringeren thermischen Widerstand. Dementsprechend ist es mit den Durchgangsleitern 95V und 96V möglich, die vom Leistungsverstärker 10A erzeugte Wärme und die vom Leistungsverstärker 20A erzeugte Wärme über einen unabhängigen Wärmeableitungspfad zur Außenseite des Hochfrequenzmoduls 1 effektiv abzuleiten. Somit ist es möglich, das Hochfrequenzmodul 1 mit einer verbesserten Wärmeableitungseigenschaft zur Ableitung der Wärme von den Leistungsverstärkern 10A und 20A an die Hauptplatine bereitzustellen.
Zusätzlich kann im Hochfrequenzmodul 1 mindestens einer der Durchgangsleiter 95V oder der Durchgangsleiter 96V mehrere säulenförmige Leiter enthalten, die in der Richtung senkrecht zur Hauptfläche 91a kaskadiert sind und sich jeweils in der Richtung senkrecht zur Hauptfläche 91a erstrecken, und kann einen Bereich aufweisen, der jeden der mehreren säulenförmigen Leiter in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 überlappt. Gemäß dieser Konfiguration ist es, da mindestens einer der Durchgangsleiter 95V oder der Durchgangsleiter 96V einen signifikant niedrigen Wärmewiderstand aufweist, möglich, die vom Leistungsverstärker 10A oder Leistungsverstärker 20A erzeugte Wärme effizient nach außen des Hochfrequenzmoduls 1 abzuleiten.
Außerdem kann im Hochfrequenzmodul 1 in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 auf der Hauptfläche 91a ein Bereich, in dem der Durchgangsleiter 95V vorgesehen ist, innerhalb eines Bereichs liegen, in dem die Masseelektrode 10g vorgesehen ist, und ein Bereich, in dem der Durchgangsleiter 96V vorgesehen ist, kann innerhalb eines Bereichs liegen, in dem die Masseelektrode 20g vorgesehen ist. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, den Bereich zu maximieren, in dem die Erdungselektrode 10g des Leistungsverstärkers 10A und der Durchgangsleiter 95V miteinander in Kontakt sind, und somit kann der thermische Widerstand an der Verbindungsstelle reduziert werden. Außerdem ist es möglich, hohe Wärmeableitungseigenschaften für die Ableitung von Wärme vom Leistungsverstärker 10A und 20A zur Hauptplatine beizubehalten.
Darüber hinaus können im Hochfrequenzmodul 1 der Leistungsverstärker 10A und der Leistungsverstärker 20A in einer einzigen ersten integrierten Halbleiterschaltung (IC) enthalten sein. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, die vom Leistungsverstärker 10A erzeugte Wärme und die vom Leistungsverstärker 20A erzeugte Wärme über getrennte Wärmeableitungspfade zur Außenseite des Hochfrequenzmoduls 1 effizient abzuleiten und gleichzeitig die Größe der Sendeverstärkerschaltung zu reduzieren.
Darüber hinaus kann im Hochfrequenzmodul 1 der Leistungsverstärker 10A mehrere erste Verstärkerelemente enthalten, die miteinander kaskadiert sind, der Leistungsverstärker 20A kann mehrere zweiten Verstärkerelemente enthalten, die miteinander kaskadiert sind, die Erdungselektrode 10g kann mit einem der mehreren ersten Verstärkerelemente verbunden sein, das sich in einer letzten Stufe der mehreren ersten Verstärkerelemente befindet, und die Erdungselektrode 20g kann mit einem der mehreren zweiten Verstärkerelemente verbunden sein, das sich in einer letzten Stufe der mehreren zweiten Verstärkerelemente befindet. Da der Durchgangsleiter 95V mit dem ersten Verstärkerelement verbunden ist, das sich in der letzten Stufe befindet, die von den oben beschriebenen mehreren ersten Verstärkerelementen die größte Wärmemenge erzeugt, ist es mit dieser Konfiguration möglich, die vom Leistungsverstärker 10A erzeugte Wärme effizient an die Außenseite des Hochfrequenzmoduls 1 abzuleiten. Da außerdem der Durchgangsleiter 96V mit dem zweiten Verstärkerelement verbunden ist, das sich in der letzten Stufe befindet, die von den oben beschriebenen mehreren zweiten Verstärkerelementen die größte Wärmemenge erzeugt, ist es möglich, die vom Leistungsverstärker 20A erzeugte Wärme effizient nach außen des Hochfrequenzmoduls 1 abzuleiten.
Darüber hinaus kann im Hochfrequenzmodul 1 der Leistungsverstärker 10A ein Verstärkerelement 12 und ein Verstärkerelement 13 enthalten, und der Leistungsverstärker 20A kann ein Verstärkerelement 22 und ein Verstärkerelement 23 enthalten. Das Hochfrequenzmodul 1 kann ferner enthalten: einen Ausgangstransformator 15 mit einer Primärspule 15a und einer Sekundärspule 15b, und einen Ausgangstransformator 25 mit einer Primärspule 25a und einer Sekundärspule 25b. Eines der Enden der Primärspule 15a kann mit einer Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 12 verbunden sein, und das verbleibende Ende der Primärspule 15a kann mit einer Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 13 verbunden sein. Eines der Enden der Sekundärspule 15b kann mit einem Ausgangsanschluss der Sendeverstärkerschaltung 10 verbunden sein. Eines der Enden der Primärspule 25a kann mit einem Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 22 verbunden sein, und ein verbleibendes Ende der Primärspule 25a kann mit einem Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 23 verbunden sein. Eines der Enden der Sekundärspule 25b kann mit einem Ausgangsanschluss der Sendeverstärkerschaltung 20 verbunden sein. Der Leistungsverstärker 10A und der Ausgangstransformator 15 können in der Sendeverstärkerschaltung 10 enthalten sein, der Leistungsverstärker 20A und der Ausgangstransformator 25 können in der Sendeverstärkerschaltung 20 enthalten sein, die Erdungselektrode 10g kann mit dem Verstärkerelement 12 und dem Verstärkerelement 13 verbunden sein, und die Erdungselektrode 20g kann mit dem Verstärkerelement 22 und dem Verstärkerelement 23 verbunden sein. Gemäß dieser Konfiguration arbeiten die Verstärkerelemente 12 und 13 gegenphasig, so dass eine Abnahme der Leistungsverstärkung der Sendeverstärkerschaltung 10 verhindert werden kann. Darüber hinaus arbeiten die Verstärkerelemente 22 und 23 gegenphasig, so dass eine Verringerung der Leistungsverstärkung der Sendeverstärkerschaltung 20 verhindert werden kann. Da außerdem das nicht invertierte Signal und das invertierte Signal, die durch die Verstärkerelemente 12 und 13 verstärkt werden, kombiniert werden, und das nicht invertierte Signal und das invertierte Signal, die durch die Verstärkerelemente 22 und 23 verstärkt werden, kombiniert werden, ist es möglich, Störwellen, wie z.B. harmonische Komponenten, im Hochfrequenzmodul 1 zu reduzieren.
Darüber hinaus kann das Hochfrequenzmodul 1 eine PA-Steuerschaltung 80 enthalten, die so konfiguriert ist, dass sie den Leistungsverstärker 10A und den Leistungsverstärker 20A steuert, und die PA-Steuerschaltung 80 kann auf der Hauptfläche 91b angeordnet sein. Gemäß dieser Konfiguration sind die Leistungsverstärker 10A und 20A und die PA-Steuerschaltung 80, die die Leistungsverstärker 10A und 20A steuert, auf verschiedenen Oberflächen der Modulplatine 91 montiert, und somit ist es möglich, das Hochfrequenzmodul 1 zu miniaturisieren. Darüber hinaus kann verhindert werden, dass die Leistungsverstärker 10A und 20A durch digitales Rauschen beeinflusst werden. Dadurch ist es möglich, die Verschlechterung der Signalqualität der von den Leistungsverstärkern 10A und 20A ausgegebenen Hochfrequenzsignale zu reduzieren.
Zusätzlich kann das Hochfrequenzmodul 1 einen Schalter 42 enthalten, der mit einem Ausgangsanschluss des Leistungsverstärkers 10A und einem Ausgangsanschluss des Leistungsverstärkers 20A verbunden ist, und der Schalter 42 kann auf der Hauptfläche 91b angeordnet sein. Gemäß dieser Konfiguration sind die Leistungsverstärker 10A und 20A und der Schalter 42, durch den die Ausgangssignale der Leistungsverstärker 10A und 20A hindurchgehen, auf verschiedenen Oberflächen der Modulplatine 91 montiert, und somit ist es möglich, das Hochfrequenzmodul 1 zu miniaturisieren. Außerdem ist es möglich, zu verhindern, dass die von den Leistungsverstärkern 10A und 20A ausgegebenen Sendesignale über die Ausschaltkapazität des Schalters 42 in einen nicht angeschlossenen Sendepfad oder einen nicht angeschlossenen Empfangspfad austreten. Dadurch ist es möglich, die Verschlechterung der Signalqualität der von den Leistungsverstärkern 10A und 20A ausgegebenen Hochfrequenzsignale zu reduzieren.
Darüber hinaus kann das Hochfrequenzmodul 1 ferner einen Schalter 41 enthalten, der mit einem Eingangsanschluss des Leistungsverstärkers 10A und einem Eingangsanschluss des Leistungsverstärkers 20A verbunden ist, und der Schalter 41 kann auf der Hauptfläche 91b angeordnet sein. Gemäß dieser Konfiguration sind die Leistungsverstärker 10A und 20A und der Schalter 41, durch den die Eingangssignale zu den Leistungsverstärkern 10A und 20A hindurchgehen, auf verschiedenen Oberflächen der Modulplatine 91 angebracht, und somit ist es möglich, das Hochfrequenzmodul 1 zu miniaturisieren. Darüber hinaus kann verhindert werden, dass ein über den Sendeeingangsanschluss eingegebenes Sendesignal über die Off-Kapazität des Schalters 41 zu dem nicht angeschlossenen Leistungsverstärker gelangt. Dadurch ist es möglich, die Verschlechterung der Signalqualität der von den Leistungsverstärkern 10A und 20A ausgegebenen Hochfrequenzsignale zu reduzieren.
Darüber hinaus können im Hochfrequenzmodul 1 die PA-Steuerschaltung, der Schalter 41 und der Schalter 42 in einer einzigen integrierten Halbleiterschaltung (IC) 70 enthalten sein. Gemäß dieser Konfiguration befinden sich die PA-Steuerschaltung 80, der Schalter 41 und der Schalter 42 in unmittelbarer Nähe zueinander, so dass es möglich ist, das Hochfrequenzmodul 1 zu miniaturisieren. Da außerdem die Steuerleitung, die die PA-Steuerschaltung 80 und den Schalter 41 verbindet, und die Steuerleitung, die die PA-Steuerschaltung 80 und den Schalter 42 verbindet, verkürzt werden können, ist es möglich, die Erzeugung von Rauschen durch die Steuerleitungen zu verhindern.
Außerdem kann in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 der Halbleiter-IC 70 den Leistungsverstärker 10A oder den Leistungsverstärker 20A nicht überlappen. Gemäß dieser Konfiguration befindet sich der Halbleiter-IC 70 nicht in einem Bereich, der einem Verlustpfad der Leistungsverstärker 10A und 20A auf der Hauptfläche 91b entspricht, und so ist es möglich, eine Verschlechterung der Eigenschaften der PA-Steuerschaltung 80 und der Schalter 41 und 42 aufgrund der von den Leistungsverstärkern 10A und 20A erzeugten Wärme zu verhindern.
Darüber hinaus kann das Hochfrequenzmodul 1 einen rauscharmen Verstärker 30 enthalten, der auf der Hauptfläche 91b angeordnet ist, und in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 kann mindestens ein externer Verbindungsanschluss 150, der auf Erdungspotential liegt, zwischen dem Halbleiter-IC 70 und dem rauscharmen Verstärker 30 angeordnet sein. Gemäß dieser Konfiguration ist mindestens eine Außenanschluss 150, die als Masseelektrode verwendet wird, zwischen dem rauscharmen Verstärker 30, der die Empfangsempfindlichkeit der Empfangsschaltung wesentlich beeinflusst, und der PA-Steuerschaltung 80, die digitale Steuersignale ein- und ausgibt, angeordnet. Dementsprechend ist es möglich, eine Verschlechterung der Empfangsempfindlichkeit aufgrund von digitalem Rauschen zu verhindern. Darüber hinaus sind die Leistungsverstärker 10A und 20A, die die Sendesignale verstärken, und der rauscharme Verstärker 30, der die Empfangssignale verstärkt, separat auf verschiedenen Oberflächen der Modulplatine 91 angeordnet, wodurch die Isolierung zwischen der Sende- und der Empfangsseite verbessert werden kann.
Darüber hinaus umfasst das Kommunikationsgerät 5 eine Antenne 2, einen RFIC 3, der so konfiguriert ist, dass er von der Antenne 2 gesendete und empfangene Hochfrequenzsignale verarbeitet, und ein Hochfrequenzmodul 1, das so konfiguriert ist, dass es die Hochfrequenzsignale zwischen der Antenne 2 und dem RFIC 3 überträgt. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, ein Kommunikationsgerät 5 bereitzustellen, das verbesserte Wärmeableitungseigenschaften aufweist und Multibandtechnologien unterstützt.
Obwohl das Hochfrequenzmodul und das Kommunikationsgerät gemäß der Ausführungsform der Erfindung oben anhand der Ausführungsform, der Arbeitsbeispiele und der Variationen beschrieben wurden, sind das Hochfrequenzmodul und das Kommunikationsgerät gemäß der Erfindung nicht auf die vorstehende Ausführungsform, die Arbeitsbeispiele und Variationen beschränkt. Die Erfindung umfasst auch andere Ausführungsformen, die durch die Kombination beliebiger struktureller Komponenten in der oben beschriebenen Ausführungsform, den Arbeitsbeispielen und Variationen erreicht werden, Variationen, die sich aus verschiedenen Modifikationen der oben beschriebenen Ausführungsform, den Arbeitsbeispielen und Variationen ergeben, die von Fachleuten erdacht werden können, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen, und verschiedene Geräte, die das oben beschriebene Hochfrequenzmodul und das Kommunikationsgerät enthalten.
In dem Hochfrequenzmodul und dem Kommunikationsgerät gemäß der vorstehenden Ausführungsform, den Ausführungsbeispielen und den Variationen kann z.B. ein weiteres Schaltungselement und eine Leitung in einen Pfad eingefügt werden, der Schaltungselemente und einen Signalpfad verbindet, die in den Zeichnungen offenbart sind.
Obwohl oben nur einige beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben wurden, wird der Fachmann leicht erkennen, dass viele Modifikationen an den beispielhaften Ausführungsformen möglich sind, ohne dass von den neuartigen Lehren und Vorteilen der Erfindung wesentlich abgewichen wird. Dementsprechend sollen alle derartigen Modifikationen in den Anwendungsbereich der Erfindung einbezogen werden.
Die Erfindung ist bei Kommunikationsgeräten wie Mobiltelefone als Hochfrequenzmodul, das in einer multibandfähigen Frontend-Einheit angeordnet ist, weithin anwendbar.
Bezugszeichenliste

1, 1A, 1B: Hochfrequenz-Modul
2: Antenne
3: HF-Signalverarbeitungsschaltung (RFIC)
4: Basisband-Signalverarbeitungsschaltung (BBIC)
5: Kommunikationsgerät
10, 20: Sendeverstärkerschaltung
10A, 20A: Leistungsverstärker
10g, 20g: Erdungselektrode
11, 12, 13, 21, 22, 23: Verstärkerelement
14, 24: Zwischentransformator
14a, 15a, 24a, 25a: Primärspule
14b, 15b, 24b, 25b: Sekundärspule
15, 25: Ausgangstransformator
16, 26: Kondensator
30: rauscharmer Verstärker
41, 42, 43, 44: Schalter
41 a, 41 b, 42a, 42b, 43a: gemeinsamer Anschluss
41c, 41d, 41e, 41f: Auswahlanschluss
42c, 42d, 42e: Auswahlanschluss
43b, 43c, 43d: Auswahlanschluss
51,52,53,54: Anpassungsschaltung
61,62,63: Duplexer
61 R, 62R, 63R: Empfangsfilter
61T, 62T, 63T: Sendefilter
70,75: Halbleiter-IC
80: PA-Steuerschaltung
91: Modulplatine
91a, 91b: Hauptfläche
92, 93: Harzkomponente
95V, 96V: Durchgangsleiter
95V1, 95V2, 95V3: säulenförmiger Leiter
100: Antennenanschluss
111, 112, 121, 122: Sendeeingangsanschluss
115, 125: Eingangsanschluss
116, 126: Ausgangsanschluss
130: Empfangsausgangsanschluss
140: Steuersignalanschluss
150, 150g1, 150g2: Außenanschluss
160: Höckerelektrode

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2012/33885 A1 [0003, 0004]

Claims

Hochfrequenzmodul, umfassend: eine Modulplatine mit einer ersten Hauptfläche und einer zweiten Hauptfläche auf gegenüberliegenden Seiten der Modulplatine, einen ersten Leistungsverstärker, der auf der ersten Hauptfläche angeordnet und so konfiguriert ist, dass er ein Sendesignal eines ersten Frequenzbandes verstärkt, einen zweiten Leistungsverstärker, der auf der ersten Hauptfläche angeordnet und so konfiguriert ist, dass er ein Sendesignal eines zweiten Frequenzbandes verstärkt, das sich von dem ersten Frequenzband unterscheidet, mehrere Außenanschlüsse, die auf der zweiten Hauptfläche der Modulplatine angeordnet sind, einen ersten Durchgangsleiter, der in der Modulplatine vorgesehen ist, wobei der erste Durchgangsleiter die erste Hauptfläche und die zweite Hauptfläche der Modulplatine verbindet, und einen zweiten Durchgangsleiter, der in der Modulplatine vorgesehen ist, wobei der zweite Durchgangsleiter die erste Hauptfläche und die zweite Hauptfläche der Modulplatine verbindet, wobei der erste Durchgangsleiter und der zweite Durchgangsleiter in der Modulplatine voneinander beabstandet sind, eines der Enden des ersten Durchgangsleiters auf der ersten Hauptfläche der Modulplatine mit einer ersten Erdungselektrode des ersten Leistungsverstärkers verbunden ist, und ein verbleibendes Ende des ersten Durchgangsleiters auf der zweiten Hauptfläche der Modulplatine mit einem ersten Außenanschluss von den mehreren Außenanschlüssen verbunden ist, wobei der erste Außenanschluss auf Erdungspotential gesetzt ist, eines der Enden des zweiten Durchgangsleiters auf der ersten Hauptfläche der Modulplatine mit einer zweiten Erdungselektrode des zweiten Leistungsverstärkers verbunden ist, und ein verbleibendes Ende des zweiten Durchgangsleiters auf der zweiten Hauptfläche der Modulplatine mit einem zweiten Außenanschluss von den mehreren Außenanschlüssen verbunden ist, wobei der zweite Außenanschluss auf Erdungspotential gesetzt ist, und der erste Durchgangsleiter und der zweite Durchgangsleiter die Modulplatine jeweils in einer Richtung senkrecht zur ersten Hauptfläche durchdringen.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, wobei wenigstens einer von dem ersten Durchgangsleiter und dem zweiten Durchgangsleiter mehrere säulenförmige Leiter, die sich jeweils in der Richtung senkrecht zur ersten Hauptfläche der Modulplatine erstrecken, wobei die mehreren säulenförmigen Leiter in der Richtung senkrecht zur ersten Hauptfläche der Modulplatine kaskadiert ist, und einen Bereich aufweist, der jeden der mehreren säulenförmigen Leiter in einer Draufsicht auf die Modulplatine überlappt.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1 oder 2, wobei in einer Draufsicht auf die Modulplatine, auf der ersten Hauptfläche der Modulplatine ein Bereich, in dem der erste Durchgangsleiter vorgesehen ist, innerhalb eines Bereichs liegt, in dem die erste Erdungselektrode vorgesehen ist, und ein Bereich, in dem der zweite Durchgangsleiter vorgesehen ist, innerhalb eines Bereichs liegt, in dem die zweite Erdungselektrode vorgesehen ist.
Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Leistungsverstärker und der zweite Leistungsverstärker in einer einzelnen ersten integrierten Halbleiterschaltung (IC) enthalten sind.
Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der erste Leistungsverstärker mehrere erste Verstärkerelemente enthält, die miteinander kaskadiert sind, der zweite Leistungsverstärker mehrere zweite Verstärkerelemente enthält, die miteinander kaskadiert sind, die erste Erdungselektrode mit einem der mehreren ersten Verstärkerelemente verbunden ist, das sich an einer letzten Stufe der mehreren ersten Verstärkerelemente befindet, und die zweite Erdungselektrode mit einem der mehreren zweiten Verstärkerelemente verbunden ist, das sich an einer letzten Stufe der mehreren zweiten Verstärkerelemente befindet.
Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der erste Leistungsverstärker ein drittes Verstärkerelement und ein viertes Verstärkerelement enthält, der zweite Leistungsverstärker ein fünftes Verstärkerelement und ein sechstes Verstärkerelement enthält, und das Hochfrequenzmodul ferner umfasst: einen ersten Ausgangstransformator mit einer ersten Spule und einer zweiten Spule, und einen zweiten Ausgangstransformator mit einer dritten Spule und einer vierten Spule, wobei der erste Leistungsverstärker und der erste Ausgangstransformator in einer ersten Sendeverstärkerschaltung enthalten sind, der zweite Leistungsverstärker und der zweite Ausgangstransformator in einer zweiten Sendeverstärkerschaltung enthalten sind eines der Enden der ersten Spule mit einem Ausgangsanschluss des dritten Verstärkerelements verbunden ist und ein verbleibendes der Enden der ersten Spule mit einem Ausgangsanschluss des vierten Verstärkerelements verbunden ist, und eines der Enden der zweiten Spule mit einem Ausgangsanschluss der ersten Sendeverstärkerschaltung verbunden ist, eines der Enden der dritten Spule mit einem Ausgangsanschluss des fünften Verstärkerelements verbunden ist und ein verbleibendes der Enden der dritten Spule mit einem Ausgangsanschluss des sechsten Verstärkerelements verbunden ist, und eines der Enden der vierten Spule mit einem Ausgangsanschluss der zweiten Sendeverstärkerschaltung verbunden ist, die erste Erdungselektrode mit dem dritten Verstärkerelement und dem vierten Verstärkerelement verbunden ist, und die zweite Erdungselektrode mit dem fünften Verstärkerelement und dem sechsten Verstärkerelement verbunden ist.
Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend: eine Steuerschaltung, die zum Steuern des ersten Leistungsverstärkers und des zweiten Leistungsverstärkers konfiguriert ist, wobei die Steuerschaltung auf der zweiten Hauptfläche der Modulplatine angeordnet ist.
Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner umfassend: einen ersten Schalter, der mit einem Ausgangsanschluss des ersten Leistungsverstärkers und einem Ausgangsanschluss des zweiten Leistungsverstärkers verbunden ist, wobei der erste Schalter auf der zweiten Hauptfläche der Modulplatine angeordnet ist.
Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner umfassend: einen zweiten Schalter, der mit einem Eingangsanschluss des ersten Leistungsverstärkers und einem Eingangsanschluss des zweiten Leistungsverstärkers verbunden ist, wobei der zweite Schalter auf der zweiten Hauptfläche der Modulplatine angeordnet ist.
Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend: eine Steuerschaltung, die zum Steuern des ersten Leistungsverstärkers und des zweiten Leistungsverstärkers konfiguriert ist, einen ersten Schalter, der mit einem Ausgangsanschluss des ersten Leistungsverstärkers und einem Ausgangsanschluss des zweiten Leistungsverstärkers verbunden ist, und einen zweiten Schalter, der mit einem Eingangsanschluss des ersten Leistungsverstärkers und einem Eingangsanschluss des zweiten Leistungsverstärkers verbunden ist, wobei die Steuerschaltung, der erste Schalter und der zweite Schalter in einer einzelnen zweiten integrierten Halbleiterschaltung (Halbleiter-IC) enthalten sind, und der zweite Halbleiter-IC auf der zweiten Hauptfläche der Modulplatine angeordnet ist.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 10, wobei in einer Draufsicht auf die Modulplatine, der zweite Halbleiter-IC nicht mit dem ersten Leistungsverstärker oder dem zweiten Leistungsverstärker überlappt.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, ferner umfassend: einen rauscharmen Verstärker, der auf der zweiten Hauptfläche der Modulplatine angeordnet und so konfiguriert ist, dass er ein Empfangssignal verstärkt, wobei in einer Draufsicht auf die Modulplatine mindestens ein auf Erdungspotential gesetzter Außenanschluss von den mehreren Außenanschlüssen zwischen dem zweiten Halbleiter-IC und dem rauscharmen Verstärker angeordnet ist.
Kommunikationsgerät, umfassend: eine Antenne, eine Hochfrequenz-(HF-)Signalverarbeitungsschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie Hochfrequenzsignale verarbeitet, die von der Antenne gesendet und empfangen werden, und ein Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 12, das so konfiguriert ist, dass es die Hochfrequenzsignale zwischen der Antenne und der HF-Signalverarbeitungsschaltung überträgt.